कार्बन नैनोट्यूब अल्ट्रासोनिक dispersing (CNT)
कार्बन नैनोट्यूब मजबूत और लचीले हैं लेकिन बहुत एकजुट हैं। वे पानी, इथेनॉल, तेल, बहुलक या एपॉक्सी राल जैसे तरल पदार्थों में फैलना मुश्किल है। अल्ट्रासाउंड असतत प्राप्त करने के लिए एक प्रभावी तरीका है – एकल छितरी – कार्बन नैनोट्यूब।
कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी) का उपयोग चिपकने वाले, कोटिंग्स और पॉलिमर में किया जाता है और प्लास्टिक में विद्युत प्रवाहकीय भराव के रूप में विद्युत उपकरणों में और इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से पेंट करने योग्य ऑटोमोबाइल बॉडी पैनलों में स्थैतिक आवेशों को नष्ट करने के लिए किया जाता है। नैनोट्यूब के उपयोग से, पॉलिमर को तापमान, कठोर रसायनों, संक्षारक वातावरण, चरम दबाव और घर्षण के खिलाफ अधिक प्रतिरोधी बनाया जा सकता है। कार्बन नैनोट्यूब की दो श्रेणियां हैं: एकल-दीवार नैनोट्यूब (SWNT) और बहु-दीवार नैनोट्यूब (MWNT)।
औद्योगिक अल्ट्रासोनिक homogenizer UIP1500hdT कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) और अन्य nanomaterials dispersing के लिए.
कार्बन नैनोट्यूब आमतौर पर सूखी सामग्री के रूप में उपलब्ध होते हैं, उदाहरण के लिए कंपनियों से, जैसे कि एसईएस रिसर्च या सीएनटी कंपनी, लिमिटेड अपनी अधिकतम क्षमता के लिए नैनोट्यूब का उपयोग करने के लिए, deagglomeration के लिए एक सरल, विश्वसनीय और स्केलेबल प्रक्रिया की जरूरत है। 100,000cP अल्ट्रासाउंड तक के तरल पदार्थ के लिए कम या उच्च सांद्रता पर पानी, तेल या बहुलक में नैनोट्यूब के प्रसार के लिए एक बहुत प्रभावी तकनीक है। तरल जेट धाराओं के परिणामस्वरूप अल्ट्रासोनिक cavitation, नैनोट्यूब के बीच संबंध ताकतों पर काबू पाने, और ट्यूब को अलग। क्योंकि ultrasonically उत्पन्न कतरनी बलों और माइक्रो turbulences अल्ट्रासाउंड के भी अन्य सामग्री के साथ नैनोट्यूब की सतह कोटिंग और रासायनिक प्रतिक्रिया में सहायता कर सकते हैं।
आम तौर पर, एक मोटे नैनोट्यूब-फैलाव को पहले एक मानक हलचल द्वारा प्रीमिक्स किया जाता है और फिर अल्ट्रासोनिक फ्लो सेल रिएक्टर में homogenized किया जाता है। नीचे दिए गए वीडियो एक प्रयोगशाला परीक्षण से पता चलता है (बैच sonication का उपयोग कर एक UP400S) कम सांद्रता पर पानी में multiwall कार्बन नैनोट्यूब dispersing. कार्बन की रासायनिक प्रकृति के कारण पानी में नैनोट्यूब का बिखराव व्यवहार बल्कि मुश्किल है। जैसा कि वीडियो में दिखाया गया है, यह आसानी से प्रदर्शित किया जा सकता है कि ultrasonication नैनोट्यूब को प्रभावी ढंग से फैलाने में सक्षम है।
जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके हार्डनर में फैले विभिन्न नैनोफिलरों की तुलना: (क) 0.5 डब्ल्यूटी% कार्बन नैनोफाइबर (सीएनएफ); (ख) 0.5 wt% CNToxid; (ग) 0.5 wt% कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी); (घ) 05 डब्ल्यूटी% सीएनटी अर्ध-छितर।
अध्ययन और चित्र: ©Zanghellini एट अल., २०२१
उच्च लंबाई के अलग-अलग SWNTs का फैलाव
प्रसंस्करण और SWNTs के हेरफेर के लिए एक बड़ी समस्या आम कार्बनिक सॉल्वैंट्स और पानी में ट्यूबों के निहित अविलेयता है। नैनोट्यूब बगल की दीवार या खुले सिरों के functionalization SWNTs और विलायक ज्यादातर केवल SWNT रस्सियों का आंशिक छूटना करने के लिए नेतृत्व के बीच एक उपयुक्त इंटरफ़ेस बनाने के लिए।
नतीजतन, SWNTs आम तौर पर पूरी तरह से अलग अलग-अलग वस्तुओं के बजाय बंडलों के रूप में फैले हुए हैं। बहुत कठोर परिस्थितियों फैलाव के दौरान नियोजित कर रहे हैं, SWNTs 80 और 200nm के बीच लंबाई के लिए छोटा कर रहे हैं। हालांकि इस कुछ परीक्षणों के लिए उपयोगी है, इस लंबाई ऐसे अर्ध-परिचालक या मजबूत SWNTs के रूप में सबसे अधिक व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए बहुत छोटा है। नियंत्रित, हल्के अल्ट्रासोनिक उपचार (जैसे द्वारा UP200Ht साथ 40mm sonotrode) अलग-अलग SWNTs के जलीय dispersions तैयार करने के लिए एक प्रभावी प्रक्रिया है। हल्के ultrasonication के दृश्यों को छोटा कम करने और संरचनात्मक और इलेक्ट्रॉनिक गुणों का अधिक से अधिक संरक्षण अनुमति देते हैं।
पॉलीमर-असिस्टेड अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा SWNT का शुद्धिकरण
यह आण्विक स्तर पर SWNTs के रासायनिक संशोधन अध्ययन करने के लिए कठिन है क्योंकि शुद्ध SWNTs प्राप्त करना कठिन है। के रूप में विकसित SWNTs इस तरह के धातु के कणों और अनाकार कार्बन के रूप में कई दोष, होते हैं। पाली के एक monochlorobenzene (एमसीबी) के घोल में SWNTs के ultrasonication (मिथाइल methacrylate) PMMA निस्पंदन द्वारा पीछा SWNTs शुद्ध करने के लिए एक प्रभावी तरीका है। इस बहुलक की सहायता शुद्धि विधि प्रभावी ढंग से के रूप में विकसित SWNTs से अशुद्धियों को दूर करने की अनुमति देता है। (Yudasaka एट अल।) Ultrasonication आयाम के सटीक नियंत्रण SWNTs को होने वाले नुकसान को सीमित करने की अनुमति देता है।
Hielscher की अल्ट्रासोनिक उपकरणों की विस्तृत रेंज और नैनोट्यूब के कुशल dispersing के लिए सहायक उपकरण।
- कॉम्पैक्ट प्रयोगशाला उपकरणों इस तक 400 वाट अल्ट्रासाउंड शक्ति अप करने के लिए 2 लीटर के छोटे खंडों में dispersing के लिए
- UIP500hdT, UIP1000hdT तथा UIP1500hdT अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर है कि बड़े संस्करणों को संसाधित कर सकते हैं कर रहे हैं.
- की अल्ट्रासोनिक प्रणालियों 2kW (UIP2000hdT) तथा 4kW (UIP4000hdT) कार्बन नैनोट्यूब के उत्पादन पैमाने dispersing के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. वही UIP10000 (10 किलोवाट) और यह यूआईपी16000 (16 किलोवाट) कार्बन नैनोट्यूब के बड़े पैमाने पर प्रसंस्करण के लिए कई अलग-अलग इकाइयों के समूहों में उपयोग किया जा सकता है।”
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साहित्य
- 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).
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