બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સ – સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને એક્સ્ફોલિએટેડ અને વિખરાયેલા
અલ્ટ્રાસોનિકેશન સફળતાપૂર્વક બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સ (BNNTs) ની પ્રક્રિયા અને વિક્ષેપ પર લાગુ થાય છે. ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા સોનિકેશન વિવિધ ઉકેલોમાં સજાતીય ડિટેન્ગલિંગ અને વિતરણ પૂરું પાડે છે અને તેથી ઉકેલો અને મેટ્રિસિસમાં BNNT ને સમાવિષ્ટ કરવા માટે એક નિર્ણાયક પ્રક્રિયા તકનીક છે.
બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગ
બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સ (BNNTs) અથવા બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ (BNNs) જેમ કે નેનોશીટ્સ અને નેનોરીબન્સને પ્રવાહી ઉકેલો અથવા પોલિમેરિક મેટ્રિસિસમાં સમાવિષ્ટ કરવા માટે, એક કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય વિક્ષેપ તકનીકની જરૂર છે. અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સ અને બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સને એક્સ્ફોલિએટ, ડિટેંગલ, વિખેરવા અને કાર્યક્ષમ બનાવવા માટે જરૂરી ઊર્જા પ્રદાન કરે છે. ઉચ્ચ-તીવ્રતાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (એટલે કે ઊર્જા, કંપનવિસ્તાર, સમય, તાપમાન અને દબાણ) ના ચોક્કસ નિયંત્રણ કરી શકાય તેવા પ્રોસેસિંગ પરિમાણો લક્ષિત પ્રક્રિયા ધ્યેય માટે વ્યક્તિગત રીતે પ્રક્રિયાની સ્થિતિને સમાયોજિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. આનો અર્થ એ છે કે ચોક્કસ ફોર્મ્યુલેશન (BNNTs, દ્રાવક, ઘન-પ્રવાહી સાંદ્રતા વગેરે) ના સંદર્ભમાં અલ્ટ્રાસોનિક તીવ્રતાને સમાયોજિત કરી શકાય છે, જેનાથી શ્રેષ્ઠ પરિણામો પ્રાપ્ત થાય છે.
બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોકઅપ્સનું સંશ્લેષણ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક માર્ગ
(અભ્યાસ અને ગ્રાફિક: યુ એટ અલ. 2012)
અલ્ટ્રાસોનિક BNNT અને BNN પ્રોસેસિંગની એપ્લિકેશનો દ્વિ-પરિમાણીય બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ (2D-BNNs) ના સજાતીય વિક્ષેપથી લઈને મોનો-લેયર હેક્સાગોનલ બોરોન નાઈટ્રાઈડના કાર્યકારીકરણ અને રાસાયણિક એક્સ્ફોલિયેશન સુધીની સંપૂર્ણ શ્રેણીને આવરી લે છે. નીચે, અમે BNNTs અને BNNs ના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ, એક્સ્ફોલિયેશન અને કાર્યાત્મકતા પર વિગતો રજૂ કરીએ છીએ.
અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સની સ્થાપના (2x UIP1000hdT) ઔદ્યોગિક ધોરણે બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબની પ્રક્રિયા માટે
બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ
જ્યારે બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સ (BNNTs) નો ઉપયોગ પોલિમરને મજબૂત કરવા અથવા નવી સામગ્રીને સંશ્લેષણ કરવા માટે કરવામાં આવે છે, ત્યારે મેટ્રિક્સમાં એક સમાન અને વિશ્વસનીય વિક્ષેપ જરૂરી છે. અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સનો ઉપયોગ નેનો મટિરિયલ જેમ કે CNTs, મેટાલિક નેનોપાર્ટિકલ્સ, કોર-શેલ કણો અને અન્ય પ્રકારના નેનો કણોને બીજા તબક્કામાં વિખેરવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.
ઇથેનોલ, પીવીપી ઇથેનોલ, ટીએક્સ100 ઇથેનોલ તેમજ વિવિધ પોલિમર (દા.ત. પોલીયુરેથીન) સહિત જલીય અને બિન-જલીય દ્રાવણમાં BNNT ને એકસરખી રીતે ડિટેંગલ અને વિતરિત કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ સફળતાપૂર્વક લાગુ કરવામાં આવ્યો છે.
અલ્ટ્રાસોનિકલી તૈયાર BNNT વિક્ષેપને સ્થિર કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતું સર્ફેક્ટન્ટ એ 1% wt સોડિયમ ડોડેસીલ સલ્ફેટ (SDS) સોલ્યુશન છે. દા.ત. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ-ટાઈપ ડિસ્પર્સરનો ઉપયોગ કરીને એસડીએસ સોલ્યુશન જેમ કે UP200St (26kHz, 200W).
અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને BNNTs નું જલીય વિક્ષેપ
તેમની મજબૂત વાન ડેર વાલ્સ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને હાઇડ્રોફોબિક સપાટીને કારણે, બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ પાણી આધારિત ઉકેલોમાં નબળી રીતે વિખેરાઈ શકે તેવા છે. આ સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે, જીઓન એટ અલ. (2019) Pluronic P85 અને F127 નો ઉપયોગ કર્યો, જેમાં સોનિકેશન હેઠળ BNNT ને કાર્ય કરવા માટે બંને હાઇડ્રોફિલિક જૂથો અને હાઇડ્રોફોબિક જૂથો છે.
વિવિધ sonication સમયગાળા પછી ટૂંકા BNNTs ની SEM છબીઓ. બતાવ્યા પ્રમાણે, આ BNNT ની લંબાઈ સંચિત સોનિકેશન અવધિમાં વધારો સાથે ઘટે છે.
(અભ્યાસ અને ચિત્ર: લી એટ અલ. 2012)
સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોશીટ્સનું સર્ફેક્ટન્ટ-મુક્ત એક્સ્ફોલિયેશન
લિન એટ અલ. (2011) હેક્સાગોનલ બોરોન નાઈટ્રાઈડ (h-BN) ના એક્સ્ફોલિયેશન અને વિખેરવાની સ્વચ્છ પદ્ધતિ રજૂ કરે છે. હેક્સાગોનલ બોરોન નાઈટ્રાઈડ પરંપરાગત રીતે પાણીમાં અદ્રાવ્ય માનવામાં આવે છે. જો કે, તેઓ એ દર્શાવવામાં સક્ષમ હતા કે અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને સ્તરવાળી h-BN સ્ટ્રક્ચર્સને એક્સ્ફોલિએટ કરવા માટે પાણી અસરકારક છે, જે સર્ફેક્ટન્ટ્સ અથવા ઓર્ગેનિક ફંક્શનલાઇઝેશનના ઉપયોગ વિના h-BN નેનોશીટ્સના "સ્વચ્છ" જલીય વિક્ષેપો બનાવે છે. આ અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન પ્રક્રિયાએ થોડા-સ્તરવાળી એચ-બીએન નેનોશીટ્સ તેમજ મોનોલેયર્ડ નેનોશીટ અને નેનોરિબન પ્રજાતિઓનું ઉત્પાદન કર્યું. મોટાભાગની નેનોશીટ્સ ઓછી બાજુની સાઈઝની હતી, જે સોનિકેશન-આસિસ્ટેડ હાઈડ્રોલિસિસ (એમોનિયા ટેસ્ટ અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીના પરિણામો દ્વારા સમર્થન) દ્વારા પ્રેરિત પેરેંટ એચ-બીએન શીટ્સના કટીંગને આભારી હતી. અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રેરિત હાઇડ્રોલિસિસ પણ દ્રાવકની ધ્રુવીયતા અસરમાં સહાયતામાં h-BN નેનોશીટ્સના એક્સ્ફોલિયેશનને પ્રોત્સાહન આપે છે. આ "સ્વચ્છ" જલીય વિક્ષેપોમાં એચ-બીએન નેનોશીટ્સ તેમની ભૌતિક લાક્ષણિકતાઓને જાળવી રાખતી ઉકેલ પદ્ધતિઓ દ્વારા સારી પ્રક્રિયાક્ષમતા દર્શાવે છે. પાણીમાં વિખેરાયેલી એચ-બીએન નેનોશીટ્સ પણ ફેરીટીન જેવા પ્રોટીન પ્રત્યે મજબૂત આકર્ષણ દર્શાવે છે, જે સૂચવે છે કે નેનોશીટ સપાટી વધુ જૈવ-સંયોજન માટે ઉપલબ્ધ છે.
અલ્ટ્રાસોનિક કદમાં ઘટાડો અને બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબનું કટિંગ
પોલિમર અને અન્ય કાર્યાત્મક સામગ્રીમાં BNNTs ની અનુગામી પ્રક્રિયામાં બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સની લંબાઈ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેથી, એ એક મહત્વપૂર્ણ હકીકત છે કે દ્રાવકમાં BNNTs નું સોનિકેશન ફક્ત BNNTs ને વ્યક્તિગત રીતે અલગ કરી શકતું નથી, પરંતુ નિયંત્રિત પરિસ્થિતિઓમાં વાંસના માળખાગત BNNTs ને પણ ટૂંકા કરી શકે છે. ટૂંકા કરાયેલા BNNTs માં સંયુક્ત તૈયારી દરમિયાન બંડલિંગની શક્યતા ઘણી ઓછી હોય છે. લી એટ અલ. (2012) એ દર્શાવ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા કાર્યાત્મક BNNTs ની લંબાઈને >10µm થી ~500nm સુધી કાર્યક્ષમ રીતે ટૂંકી કરી શકાય છે. તેમના પ્રયોગો સૂચવે છે કે BNNT કદ ઘટાડવા અને કાપવા માટે દ્રાવણમાં BNNT નું અસરકારક અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપન જરૂરી છે.
(c) પાણીમાં સારી રીતે વિખેરાયેલા mPEG- DSPE/BNNTs (સોનિકેશનના 2 કલાક પછી). (d) mPEG-DSPE પરમાણુ દ્વારા કાર્યરત BNNT ના યોજનાકીય પ્રતિનિધિ
(અભ્યાસ અને ચિત્ર: લી એટ અલ. 2012)
અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર UP400St બોરોન નાઈટ્રાઈડ નેનોટ્યુબ્સ (BNNTs) ના ફેલાવા માટે
BNNT પ્રોસેસિંગ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ
Hielscher ultrasonicators ના સ્માર્ટ લક્ષણો વિશ્વસનીય કામગીરી, પુનઃઉત્પાદન પરિણામો અને વપરાશકર્તા-મિત્રતાની ખાતરી આપવા માટે રચાયેલ છે. ઓપરેશનલ સેટિંગ્સને સાહજિક મેનૂ દ્વારા સરળતાથી એક્સેસ અને ડાયલ કરી શકાય છે, જેને ડિજિટલ કલર ટચ-ડિસ્પ્લે અને બ્રાઉઝર રિમોટ કંટ્રોલ દ્વારા એક્સેસ કરી શકાય છે. તેથી, તમામ પ્રોસેસિંગ સ્થિતિઓ જેમ કે ચોખ્ખી ઉર્જા, કુલ ઊર્જા, કંપનવિસ્તાર, સમય, દબાણ અને તાપમાન બિલ્ટ-ઇન SD-કાર્ડ પર આપમેળે રેકોર્ડ થાય છે. આ તમને અગાઉના સોનિકેશન રનને સુધારવા અને તેની તુલના કરવાની અને બોરોન નાઈટ્રાઈડ નેનોટ્યુબ્સ અને નેનોમટેરિયલ્સની એક્સ્ફોલિયેશન અને ડિસ્પર્ઝન પ્રક્રિયાને સર્વોચ્ચ કાર્યક્ષમતા માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
Hielscher Ultrasonics સિસ્ટમનો ઉપયોગ વિશ્વભરમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા BNNTs ના ઉત્પાદન માટે થાય છે. Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સતત કામગીરીમાં સરળતાથી ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર ચલાવી શકે છે (24/7/365). પ્રમાણભૂત સોનોટ્રોડ્સ (અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ / શિંગડા) સાથે 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર સરળતાથી સતત જનરેટ કરી શકાય છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ ઉપલબ્ધ છે. તેમની મજબુતતા અને ઓછી જાળવણીને લીધે, અમારી અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન અને ડિસ્પરશન સિસ્ટમ્સ સામાન્ય રીતે હેવી ડ્યુટી એપ્લિકેશન્સ અને માંગવાળા વાતાવરણમાં ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે.
Hielscher Ultrasonics’ ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તાર પહોંચાડી શકે છે. 24/7 ઓપરેશનમાં 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર સરળતાથી સતત ચલાવી શકાય છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ ઉપલબ્ધ છે.
બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ તેમજ CNTs અને graphene ના વિક્ષેપ અને એક્સ્ફોલિયેશન માટે Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ પહેલેથી જ વ્યાપારી ધોરણે વિશ્વભરમાં સ્થાપિત છે. તમારી BNNT ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની ચર્ચા કરવા માટે હવે અમારો સંપર્ક કરો! અમારા સારી રીતે અનુભવી સ્ટાફ એક્સ્ફોલિયેશન પ્રક્રિયા, અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ અને કિંમતો પર વધુ માહિતી શેર કરવામાં આનંદ થશે!
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:
| બેચ વોલ્યુમ | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલ ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 1 થી 500 મિલી | 10 થી 200 એમએલ/મિનિટ | UP100H |
| 10 થી 2000 એમએલ | 20 થી 400 એમએલ/મિનિટ | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/મિનિટ | UIP2000hdT |
| 10 થી 100 લિ | 2 થી 10L/મિનિટ | UIP4000hdT |
| na | 10 થી 100L/મિનિટ | UIP16000 |
| na | મોટા | નું ક્લસ્ટર UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
Hielscher Ultrasonics લેબ, પાયલોટ અને ઔદ્યોગિક સ્કેલ પર મિશ્રણ એપ્લિકેશન, વિક્ષેપ, ઇમલ્સિફિકેશન અને નિષ્કર્ષણ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Sang-Woo Jeon, Shin-Hyun Kang, Jung Chul Choi, Tae-Hwan Kim (2019): Dispersion of Boron Nitride Nanotubes by Pluronic Triblock Copolymer in Aqueous Solution. Polymers 11, 2019.
- Chee Huei Lee, Dongyan Zhang, Yoke Khin Yap (2012): Functionalization, Dispersion, and Cutting of Boron Nitride Nanotubes in Water. Journal of Physical Chemistry C 116, 2012. 1798–1804.
- Lin, Yi; Williams, Tiffany; Xu, Tian-Bing; Cao, Wei; Elsayed-Ali, Hani; Connell, John (2011): Aqueous Dispersions of Few-Layered and Monolayered Hexagonal Boron Nitride Nanosheets from Sonication-Assisted Hydrolysis: Critical Role of Water. The Journal of Physical Chemistry C 2011.
- Yuanlie Yu, Hua Chen, Yun Liu, Tim White, Ying Chen (2012): Preparation and potential application of boron nitride nanocups. Materials Letters, Vol. 80, 2012. 148-151.
- Luhua Li, Ying Chen, Zbigniew H. Stachurski (2013): Boron nitride nanotube reinforced polyurethane composites. Progress in Natural Science: Materials International Vol. 23, Issue 2, 2013. 70-173.
- Yanhu Zhan, Emanuele Lago, Chiara Santillo, Antonio Esaú Del Río Castillo, Shuai Hao, Giovanna G. Buonocore, Zhenming Chen, Hesheng Xia, Marino Lavorgna, Francesco Bonaccorso (2020): An anisotropic layer-by-layer carbon nanotube/boron nitride/rubber composite and its application in electromagnetic shielding. Nanoscale 12, 2020. 7782-7791.
- Kalay, Şaban; Çobandede, Zehra; Sen, Ozlem; Emanet, Melis; Kazanc, Emine; Culha, Mustafa (2015): Synthesis of boron nitride nanotubes and their applications. Beilstein Journal of Nanotechnology Vol 6, 2015. 84-102.
જાણવા લાયક હકીકતો
બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સ અને નેનોમેટરીયલ્સ
બોરોન નાઇટ્રાઇડ નેનોટ્યુબ્સ ષટ્કોણ નેટવર્કમાં ગોઠવાયેલા બોરોન અને નાઇટ્રોજન અણુઓનું એક અનન્ય અણુ માળખું પ્રદાન કરે છે. આ માળખું BNNT અસંખ્ય ઉત્કૃષ્ટ આંતરિક ગુણધર્મો આપે છે જેમ કે શ્રેષ્ઠ યાંત્રિક શક્તિ, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા, ઇલેક્ટ્રિકલી ઇન્સ્યુલેટીંગ વર્તન, પીઝોઇલેક્ટ્રિક મિલકત, ન્યુટ્રોન શિલ્ડિંગ ક્ષમતા અને ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર. 5 eV બેન્ડ ગેપને ટ્રાંસવર્સ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનો ઉપયોગ કરીને પણ ટ્યુન કરી શકાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે BNNT ને રસપ્રદ બનાવે છે. વધુમાં, BNNTs 800°C સુધી ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર ધરાવે છે, ઉત્કૃષ્ટ પીઝોઈલેક્ટ્રીસીટી દર્શાવે છે અને સારી રૂમ-ટેમ્પરેચર હાઈડ્રોજન સ્ટોરેજ સામગ્રી હોઈ શકે છે.
BNNTs vs Graphene: BNNTs એ ગ્રાફીનના માળખાકીય એનાલોગ છે. બોરોન નાઇટ્રાઇડ-આધારિત નેનોમટેરિયલ્સ અને તેમના કાર્બન-આધારિત સમકક્ષો વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત એ અણુઓ વચ્ચેના બોન્ડની પ્રકૃતિ છે. કાર્બન નેનોમટેરિયલ્સમાં બોન્ડ CC શુદ્ધ સહસંયોજક પાત્ર ધરાવે છે, જ્યારે BN બોન્ડ sp2 હાઇબ્રિડાઇઝ્ડ BN માં e−જોડીઓને કારણે આંશિક રીતે આયનીય પાત્ર રજૂ કરે છે. (cf. Emanet et al. 2019)
BNNTs વિ. કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ: બોરોન નાઈટ્રાઈડ નેનોટ્યુબ્સ (BNNTs) કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNTs) ની સમાન નળીઓવાળું નેનોસ્ટ્રક્ચર દર્શાવે છે જેમાં બોરોન અને નાઈટ્રોજન પરમાણુ ષટ્કોણ નેટવર્કમાં ગોઠવાયેલા હોય છે.
Xenes: Xenes 2D, મોનોએલિમેન્ટલ નેનોમટેરિયલ્સ છે. બોરોફીન, ગેલેનીન, સિલીસીન, જર્મનીન, સ્ટેનીન, ફોસ્ફોરીન, આર્સેનીન, એન્ટિમોનીન, બિસ્મુથીન, ટેલ્યુરેન અને સેલેનીન અગ્રણી ઉદાહરણો છે. Xenes પાસે અસાધારણ ભૌતિક ગુણધર્મો છે, જે અન્ય 2D સામગ્રીના વ્યવહારુ ઉપયોગો સંબંધિત મર્યાદાઓને તોડી પાડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. xenes ના અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન વિશે વધુ જાણો!
Hielscher Ultrasonics થી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે પ્રયોગશાળા પ્રતિ ઔદ્યોગિક કદ.