פיזור אולטרה סאונד של פחמן (CNT)

ננו-צינוריות פחמן הן חזקות וגמישות אך מגובשות מאוד. קשה לפזר אותם לנוזלים, כגון מים, אתנול, שמן, פולימר או שרף אפוקסי. אולטרסאונד היא שיטה יעילה להשגת בדידה – יחיד התפזרו – ננו-צינוריות פחמן.

ננו-צינוריות פחמן (CNT) משמשות בדבקים, ציפויים ופולימרים וכמילוי מוליך חשמלי בפלסטיק לפיזור מטענים סטטיים בציוד חשמלי ובלוחות גוף לרכב הניתנים לצביעה אלקטרוסטטית. על ידי שימוש בננו-צינוריות, ניתן להפוך את הפולימרים לעמידים יותר בפני טמפרטורות, כימיקלים קשים, סביבות קורוזיביות, לחצים קיצוניים ושחיקה. ישנן שתי קטגוריות של ננו-צינוריות פחמן: ננו-צינוריות חד-דופן (SWNT) וננו-צינוריות מרובות דופן (MWNT).

ננו-צינוריות פחמן זמינות 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, פיזור ננו-צינוריות גס מעורבב תחילה על ידי מערבל סטנדרטי ולאחר מכן הומוגני בכור תא הזרימה העל-קולי. הסרטון שלהלן מציג ניסוי מעבדה (סוניקת אצווה באמצעות UP400S) פיזור ננו-צינוריות פחמן רב-דופניות במים בריכוז נמוך. בגלל האופי הכימי של פחמן התנהגות הפיזור של ננו-צינוריות במים היא די קשה. כפי שמוצג בסרטון, ניתן להוכיח בקלות כי אולטראסוניזציה מסוגלת לפזר ננו-צינוריות 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

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 של מגוון רחב של מכשירים על-קוליים ואביזרים עבור פיזור של צינוריות יעיל.

• התקנים מעבדתיים קומפקטיים של עד הספק אולטרסאונד של 400 וואט עבור פיזור לתוך כרכים קטנים של עד 2 ליטר
• UIP500hdT, UIP1000hdT ו UIP1500hdT הם מעבדים קוליים שיכולים לעבד נפחים גדולים יותר.
• מערכות אולטרא סאונד של 2kW (UIP2000hdT) ו 4kW (UIP4000hdT) יכול לשמש לפיזור בקנה מידה הייצור של ננו-צינוריות פחמן. ה UIP10000 (10 קילוואט) וה UIP16000 (16 קילוואט) ניתן להשתמש באשכולות של מספר יחידות בודדות לעיבוד בקנה מידה גדול של ננו-צינוריות פחמן.”

סִפְרוּת

• Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): A Simple Way to Chemically React Single-Wall Crabon Nanotubes with Organic Materials Using Ultrasonication; in Nano Letters, Vol. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.
• Yudasaka, M., Zhang, M., Jabs, C. et al. (2000): Effect of an organic polymer in purification and cutting of single-wall carbon nanotubes. Appl Phys A 71, 449–451 (2000).
• Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length, in: Langmuir, Vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.