कैसे एकल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब व्यक्तिगत रूप से फैलाने के लिए

सिंगल वाल्ड कार्बन नैनोट्यूब (एसडब्ल्यूएनटी या एसडब्ल्यूसीएनटी) में अनूठी विशेषताओं हैं, लेकिन उन्हें व्यक्त करने के लिए उन्हें व्यक्तिगत रूप से फैलाना चाहिए। एकल दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब की असाधारण विशेषताओं का पूरा उपयोग करने के लिए, ट्यूबों को पूरी तरह से अलग किया जाना चाहिए। अन्य नैनोकणों के रूप में एसडब्ल्यूएनटी बहुत अधिक आकर्षण बल दिखाते हैं, ताकि एक विश्वसनीय deagglomeration और फैलाव के लिए एक शक्तिशाली और कुशल तकनीक की जरूरत है। जबकि सामान्य मिश्रण तकनीकें उन्हें नुकसान पहुंचाए बिना एसडब्ल्यूएनटी को अलग करने के लिए आवश्यक तीव्रता प्रदान नहीं करती हैं, उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक्स एसडब्ल्यूसीएनटी को अलग करने और फैलाने के लिए साबित होता है। Ultrasonically उत्पन्न cavitational कतरनी बलों बंधन बलों को दूर करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हैं, जबकि एसडब्ल्यूसीएनटी के नुकसान से बचने के लिए अल्ट्रासाउंड तीव्रता को समायोजित किया जा सकता है।

मुसीबत:

एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (एसडब्ल्यूसीएनटी) मल्टी-वाल्ड कार्बन नैनोट्यूब (MWNTs / MWCNTs) से उनके विद्युत गुणों से भिन्न होते हैं। एसडब्ल्यूसीएनटी का बैंड अंतर शून्य से 2 ईवी तक भिन्न हो सकता है और उनकी विद्युत चालकता धातु या अर्धचालक व्यवहार की विशेषता है। सिंगल-वाल्ड कार्बन नैनोट्यूब अत्यधिक संवेदक होते हैं, एसडब्ल्यूसीएनटी प्रसंस्करण में प्रमुख बाधाओं में से एक कार्बनिक सॉल्वैंट्स या पानी में ट्यूबों की अंतर्निहित अस्थिरता है। एसडब्ल्यूसीएनटी की पूरी क्षमता का उपयोग करने के लिए, ट्यूबों की एक सरल, विश्वसनीय और स्केलेबल डीग्लोमेशन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से, एसएनटी पक्ष की दीवारों या ओपन सिरों का कार्यान्वयन एसडब्ल्यूसीएनटी और कार्बनिक विलायक के बीच एक उपयुक्त इंटरफ़ेस बनाने के लिए केवल एसडब्ल्यूसीएनटी के आंशिक बहिष्करण में होता है। इसलिए, एसडब्ल्यूसीएनटी ज्यादातर व्यक्तिगत deagglomerated रस्सी के बजाय बंडलों के रूप में फैल जाते हैं। यदि फैलाव के दौरान स्थिति बहुत कठोर है, तो एसडब्ल्यूसीएनटी 80 से 200 एनएम के बीच की लंबाई तक छोटा हो जाएगा। अधिकांश व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए, यानी अर्धचालक या एसडब्ल्यूसीएनटी को मजबूत करने के लिए, यह लंबाई बहुत छोटी है।

Ultrasonic dispersers are used to detangle single-walled nanotubes (SWNTs) efficiently.

UIP2000hdT, एसडब्ल्यूसीएनटी को तितर-बितर करने के लिए एक 2kW शक्तिशाली अल्ट्रासोनिकेटर।

उपाय:

Ultrasonication कार्बन नैनोट्यूब के फैलाव और deagglomeration का एक बहुत ही प्रभावी तरीका है, क्योंकि उच्च तीव्रता अल्ट्रासाउंड की अल्ट्रासोनिक तरंग तरल पदार्थ में cavitation उत्पन्न करते हैं। तरल मीडिया के परिणामस्वरूप प्रसारित ध्वनि तरंगें आवृत्ति के आधार पर दरों के साथ उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (दुर्लभ प्रतिक्रिया) चक्रों को बदलने में परिणाम देती हैं। कम दबाव चक्र के दौरान, उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल में छोटे वैक्यूम बुलबुले या voids बनाते हैं। जब बुलबुले एक मात्रा प्राप्त करते हैं जिस पर वे अब ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते हैं, तो वे उच्च दबाव वाले चक्र के दौरान हिंसक रूप से गिर जाते हैं। इस घटना को cavitation कहा जाता है। प्रत्यारोपण के दौरान बहुत अधिक तापमान (लगभग 5,000 के) और दबाव (लगभग 2,000atm) स्थानीय स्तर पर पहुंच जाते हैं। पोकेशन बबल के प्रत्यारोपण के परिणामस्वरूप 280 मीटर / एस वेग तक तरल जेट होते हैं। इन तरल जेट धाराओं के परिणामस्वरूप अल्ट्रासोनिक cavitation, कार्बन नैनोट्यूब और इसलिए बीच संबंध ताकतों पर काबू पाने, नैनोट्यूब deagglomerated हो जाते हैं। एक हल्के, नियंत्रित अल्ट्रासोनिक उपचार के लिए एक उपयुक्त विधि उच्च लंबाई के साथ छितरी SWCNTs के पृष्ठसक्रियकारक-स्थिर निलंबन तैयार करना है। SWCNTs के नियंत्रित उत्पादन के लिए, Hielscher की अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर अल्ट्रासोनिक पैरामीटर सेट की एक विस्तृत श्रृंखला पर चलाने के लिए अनुमति देता है। अल्ट्रासोनिक आयाम, तरल दबाव और तरल रचना विशिष्ट सामग्री और प्रक्रिया के लिए क्रमश: अलग किया जा सकता। इस तरह के रूप में समायोजन की चर संभावनाएं प्रदान करता है

  • अप करने के लिए 170 माइक्रोन की sonotrode आयाम
  • 10 तक सलाखों के तरल दबाव
  • 15 एल / मिनट के लिए ऊपर (प्रक्रिया के आधार पर) के तरल प्रवाह की दर
  • 80 degC के तरल तापमान (अनुरोध पर अन्य तापमान)
  • ऊपर 100.000cp के सामग्री चिपचिपापन

 

इसके अलावा, एक बहुलक की सहायता शुद्धि विधि के रूप में ultrasonication, के रूप में विकसित SWCNTs से अशुद्धियों को दूर करने को प्रभावी ढंग से की अनुमति देता है। यह आण्विक स्तर पर SWCNTs के रासायनिक संशोधन अध्ययन करने के लिए कठिन है क्योंकि शुद्ध SWNTs प्राप्त करना कठिन है। के रूप में विकसित SWCNTs इस तरह के धातु के कणों और अनाकार कार्बन के रूप में कई दोष, होते हैं। पाली के एक monochlorobenzene (एमसीबी) के घोल में SWCNTs के ultrasonication (मिथाइल methacrylate) PMMA निस्पंदन द्वारा पीछा SWCNTs शुद्ध करने के लिए एक प्रभावी तरीका है। इस बहुलक की सहायता शुद्धि विधि के रूप में विकसित SWCNTs प्रभावी ढंग से अशुद्धियों को दूर करने की अनुमति देता है। ultrasonication आयाम के सटीक नियंत्रण से बचने या SWCNTs को नुकसान पहुँचाए सीमित करने के लिए अनुमति देता है।

अल्ट्रासोनिक उपकरण

Hielscher उच्च प्रदर्शन प्रदान करता है अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर हर मात्रा के sonication के लिए। 16.000 वाट, जो समूहों में सेट कर सकते हैं अप करने के लिए 50 वाट से अल्ट्रासोनिक उपकरणों, प्रयोगशाला में और साथ ही उद्योग में प्रत्येक आवेदन के लिए उपयुक्त अल्ट्रासोनिक खोजने की अनुमति,। नैनोट्यूब के परिष्कृत फैलाव के लिए, एक सतत sonication की सिफारिश की है। Hielscher का प्रवाह कोशिकाओं का उपयोग करना, यह इस तरह पॉलिमर, उच्च चिपचिपाहट पिघलने और thermoplastics के रूप में ऊंचा चिपचिपापन के तरल पदार्थ में CNTs को तितर-बितर करने के लिए संभव हो जाता है।

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कार्बन नैनोट्यूब का अल्ट्रासोनिक फैलाव: हिल्सचर अल्ट्रासोनिकेटर UP400S (400W) एक नैनोट्यूब में तेजी से और कुशलता से सीएनटी को फैलाता और अलग करता है।

UP400S का उपयोग कर पानी में कार्बन नैनोट्यूब का फैलाव

 

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नैनोट्यूब के अल्ट्रासोनिक dispersing (UP400S)

SWNTs के बारे में तथ्य– लगभग व्यास। 1 एनएम, एक ट्यूब लाख बार लंबे समय तक साथ– चरम शक्ति & कठोरता– बहुत ही उच्च तप– बहुत अधिक इलेक्ट्रॉनिक और तापीय चालकता– धातु या अर्ध-परिचालक व्यवहार
पावर अल्ट्रासाउंड अक्सर detangle और नैनोट्यूब को फैलाने के लिए केवल विश्वसनीय उपकरण है

Hielscher की प्रयोगशाला उपकरण के साथ CNTs Dispersing UP50H

Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

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जानने के योग्य तथ्य

अल्ट्रासोनिक उपकरणों अक्सर जांच sonicator, अल्ट्रासाउंड homogenizer, ध्वनि lyser, अल्ट्रासाउंड disruptor, अल्ट्रासोनिक ग्राइंडर, सोनो-ruptor, sonifier, ध्वनि dismembrator, सेल बाधक, अल्ट्रासोनिक disperser या dissolver के रूप में भेजा जाता है। अलग-अलग शब्दों विभिन्न अनुप्रयोगों है कि sonication द्वारा पूरा किया जा सकता से परिणाम।