פיזור אולטרה סאונד של פחמן (CNT)

Carbonnanotubes חזקים וגמישים אבל מאוד מלוכדת. הם קשים להתפזר לתוך נוזלים, כגון מים, אתנול, נפט, פולימרים או שרף אפוקסי. אולטראסאונד היא שיטה יעילה להשיג דיסקרטי – יחיד התפזרו – . קרבונצינורות

Carbonnanotubes (CNT) משמשים דבקים, ציפויים ופולימרים וכפי תופסי מוליך חשמל ב פלסטיק כדי לפזר האשמות סטטית ציוד חשמלי ב לוחות גוף הרכב לצביעה אלקטרוסטטי. על ידי שימוש צינורות, פולימרים יכולים להתבצע יותר עמידים נגד בטמפרטורה, בכימיקלים, בסביבות מאכלות, לחצים קיצוניים גרידה. ישנן שתי קטגוריות של צינורות פחמן: צינורות בעלי קיר אחד (SWNT) ואת צינורות רב-קיר (MWNT).

Carbonnanotubes זמין בדרך כלל כחומר יבש, למשל: מחברות, כגון מחקר SES או CNT ושות, בע ' מ יש צורך בתהליך פשוט, אמין ומדרגי לצורך הדגלופקזה, על מנת לנצל את הפוטנציאל המקסימלי שלהם. עבור נוזלים של עד 100, 000cP אולטרסאונד היא טכנולוגיה יעילה מאוד לפיזור של צינורות מים, שמן או פולימרים בריכוזים נמוכים או גבוהים. זרמי הסילון הנוזליים הנובעים מ קולי cavitation, להתגבר על הכוחות המליטים בין הצינורות, ולהפריד את הצינורות. בגלל כוחות גזירה ו אולטרסאונד turbulences מיקרו שנוצר באולטרסאונד יכול לסייע התגובה ציפוי כימי השטח של צינורות עם חומרים אחרים, יותר מדי.

באופן כללי, שפופרת ננו-פיזור גס הוא הראשון מראש על ידי שטירר סטנדרטי ולאחר מכן הומוגניים בכור הזרם אולטראסאונד. וידאו למטה (לחץ על התמונה כדי להתחיל!) מציג ניסוי מעבדה (אצווה sonication באמצעות UP400Sבפיזור) carbonnanotubes multiwall במים בריכוז נמוך. בשל אופיו הכימי של פחמן התנהגות הפיזור של צינוריות במים די קשה. כפי שניתן לראות בסרטון, ניתן להוכיח בקלות כי ultrasonication מסוגל לפזר צינורות ביעילות.

נפיצה של הפרט SWNTs של אורך גבוה

אחת מהבעיות המרכזיות של עיבוד ומניפולציה של SWNTs הוא insolubility הטבועה של צינורות בממסים אורגניים שכיחים ומים. Functionalization של הקיר בצד nanotube או קצוות פתוחים כדי ליצור ממשק מתאים בין SWNTs ו הממס בעיקר להוביל השרה חלקית של החבלים SWNT, רק.
כתוצאה מכך, SWNTs בדרך כלל מפוזרת כמו חבילות ולא עצמים פרטיים מבודדים לחלוטין. כאשר בתנאים קשים מדי מועסקים במהלך פיזור, את SWNTs הם קיצרו את אורך בין 80 ו 200nm. אמנם זה שימושי עבור בדיקות מסוימות, אורך זה קטן מדי עבור יישומים מעשיים ביותר, כגון SWNTs מוליכים למחצה או חיזוק. מבוקר, טיפול קולי קל (למשל, על ידי UP200Ht עם 40mm sonotrode) הוא הליך יעיל להכין dispersions המימי של SWNTs פרט הארוך. רצפים של ultrasonication הקלה למזער את הקיצור ולאפשר שימור מקסימאלי של תכונות מבניות אלקטרוניות.

טיהור של SWNT על ידי פולימר בעזרת Ultrasonication

תמונה: Koshio 2001

קשה ללמוד את השינוי הכימי של SWNTs ברמה המולקולרית, כי קשה להשיג SWNTs הטהור. כפי שגודל SWNTs להכיל זיהומים רבים, כגון חלקיקי מתכת פחמנים אמורפי. Ultrasonication של SWNTs בתמיסה monochlorobenzene (MCB) של פולי (methacrylate מתיל) PMMA ואחריו הסינון הוא דרך אפקטיבית כדי לטהר SWNTs. שיטת טיהור פולימר בסיוע זה מאפשר להסיר זיהומים מן SWNTs שגודלו בצורה יעילה. (Yudasaka ואח.שליטה מדויקת) של משרעת ultrasonication מאפשר להגביל נזקים SWNTs.

Hielscher מגוון של מכשירים קוליים ואביזרים עבור פיזור של צינוריות יעיל.

• התקנים מעבדתיים קומפקטיים של עד 400 וואט כוח עבור פיזור לתוך כרכים קטנים של עד 2 ליטר
• 500 ו 1000 ו 2000 ווטס מעבדים קוליים כמו UIP1000hd ניתן לעבד כמויות גדולות יותר.
• מערכות אולטרא סאונד של 2, 4, 10 ו 16kW ועוד לעיבוד ברמה מסחרית.

סִפְרוּת

Koshio, א, Yudasaka, M., ז'אנג, M., אייג'ימה, S. (2001): דרך פשוטה מבחינה כימית להגיב Single-סטריט Crabon צינורות עם אורגני חומרים באמצעות ultrasonication; המדעי Nano Letters, Vol. 1, מס '7, 2001, p. 361-363.

Yudasaka, M .; ג'אנג, M .; דקירות, C .; אייג'ימה, S. (2000): Appl. Phys. 2000, 71, 449.

פארדס, ג'יי I., Burghard, M. (2004): תפוצות פרט חד-דופנות פחמן של אורך גבוה, ב: לאנגמיור, Vol. 20, מס '12, 2004, 5149-5152, האגודה האמריקנית לכימיה.