Ultrasons de dispersion de nanotubes de carbone (CNT)
Carbonnanotubes sont solides et souples, mais très cohérent. Ils sont difficiles à disperser dans des liquides tels que l'eau, l'éthanol, l'huile, un polymère ou une résine époxy. L'échographie est une méthode efficace pour obtenir discret – unique dispersée – des carbonnanotubes.
Carbonnanotubes (CNT) sont utilisés dans les adhésifs, les revêtements et les polymères et en tant que charges électriquement conductrices en plastique pour dissiper les charges statiques dans les équipements électriques et de panneaux de carrosserie d'automobile à peindre électrostatiquement. Par l'utilisation de nanotubes, les polymères peuvent être plus résistants aux températures, aux produits chimiques agressifs, les environnements corrosifs, les pressions extrêmes et à l'abrasion. Il existe deux catégories de nanotubes de carbone: nanotubes simple paroi (SWNT) et des nanotubes à parois multiples (MWNT).
Carbonnanotubes sont généralement disponibles en tant que matière sèche, par exemple, des entreprises, telles que Recherche SES ou CNT Co., Ltd. Un procédé simple, fiable et évolutif de désagglomération est nécessaire afin d'utiliser les nanotubes au maximum de leur potentiel. Pour les liquides jusqu'à 100 000 cP, l'échographie est une technologie très efficace pour la dispersion des nanotubes dans l'eau, l'huile ou les polymères à des concentrations faibles ou élevées. Les jets de liquide résultant de cavitation à ultrasons, Vaincre les forces de liaison entre les nanotubes, et séparer les tubes. En raison des forces de cisaillement engendrées par ultrasons et des micro turbulences ultrasons peuvent aider dans le revêtement de surface et de la réaction chimique des nanotubes avec d'autres matériaux, aussi.
Généralement, une dispersion grossière de nanotubes est d'abord prémélangée par un agitateur standard, puis homogénéisée dans le réacteur à cellule d'écoulement ultrasonore. La vidéo ci-dessous (Cliquez sur l'image pour commencer !) montre un essai en laboratoire (sonication par lots à l'aide d'un sondeur UP400S) La dispersion carbonnanotubes multiparois dans l'eau à faible concentration. En raison de la nature chimique du carbone le comportement de dispersion des nanotubes dans l'eau est assez difficile. Comme le montre la vidéo, il peut être facilement démontré que ultrasonication est capable de disperser des nanotubes efficacement.
Dispersion des SWNT individuels de longueur Haute
Un problème majeur pour le traitement et la manipulation des SWNT est l'insolubilité inhérente des tubes dans les solvants organiques courants et de l'eau. Fonctionnalisation de la paroi latérale des nanotubes ou des extrémités ouvertes pour créer une interface appropriée entre les SWNT et le solvant conduisent la plupart du temps à l'exfoliation partielle des cordes de SWNT, seulement.
En conséquence, les SWNT sont typiquement dispersés sous forme de faisceaux individuels plutôt que des objets entièrement isolés. Lorsque les conditions trop dures sont employées lors de la dispersion, les SWNT sont raccourcies à des longueurs comprises entre 80 et 200 nm. Bien que cela soit utile pour certains tests, cette longueur est trop petit pour les applications les plus pratiques, telles que SWNT ou semi-conductrices de renforcement. traitement par ultrasons contrôlé, doux (par exemple par UP200Ht avec 40mm sonotrode) Est une procédure efficace pour préparer des dispersions aqueuses de longues SWNT individuels. Les séquences de ultrasonication doux réduisent le raccourcissement et permettent la préservation maximale des propriétés structurales et électroniques.
Purification du SWNT par ultrasons assistés par polymères
Il est difficile d'étudier la modification chimique de SWNT au niveau moléculaire, car il est difficile d'obtenir SWNT pur. As-SWNT cultivé contiennent beaucoup d'impuretés, telles que des particules métalliques et les carbones amorphes. Ultrasonication de SWNT dans un monochlorobenzène (MCB) solution de poly (méthacrylate de méthyle) PMMA suivie d'une filtration est un moyen efficace pour purifier les SWNT. Cette méthode de purification polymère assistée permet d'éliminer les impuretés de SWNT comme cultivées efficacement. (Yudasaka et coll.) Un contrôle précis de l'amplitude du ultrasonication permet de limiter les dommages aux SWNT.
Hielscher un gamme d'appareils à ultrasons et accessoires pour la dispersion efficace des nanotubes.
- appareils de laboratoire compacts jusqu'à 400 watts de puissance pour la dispersion en petites quantités allant jusqu'à 2 litres
- 500 et 1000 et 2000 watts processeurs à ultrasons comme le UIP1000hd peut traiter de plus grands volumes.
- systèmes à ultrasons de 2, 4, dix et 16 kW et plus pour le traitement au niveau commercial.
Littérature
Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001) : Une façon simple de React Chimiquement paroi simple Crabon Nanotubes avec des matières organiques utilisant Ultrasons; dans Nano Letters, Vol. 1, n ° 7, 2001, p. 361-363.
Yudasaka, M .; Zhang, M .; Jabs, C .; Iijima, S. (2000): Phys. A 2000, 71, 449.
Paredes, JI, Burghard, M. (2004): Dispersions de l'individu unique Walled Carbon Nanotubes de longueur élevée, en: Langmuir, Vol. 20, n ° 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.