Kako bi rastjerala jednu stjenku ugljikove nanocjevčice Pojedinačno

Jednodijelni ugljikovih nanocjevčica (SWNTs ili SWCNTs) imaju jedinstvene karakteristike, ali da bi ih izrazili moraju biti pojedinačno raspršeni. Kako bi se u potpunosti iskoristila izuzetna svojstva ugljikovih nanocjevčica s jednostrukom zidom, cijevi moraju biti potpuno odstranjene. SWNT kao i druge nanočestice pokazuju vrlo visoku atrakcijsku silu, tako da je potrebna snažna i učinkovita tehnika za pouzdanu deagglomeraciju i disperziju. Dok zajedničke tehnike miješanja ne pružaju intenzitet koji je potreban da bi se detektirali SWNT bez oštećivanja, dokazano je da ultrazvučno sredstvo velike snage uklanja i raspršuje SWCNT. Ultrazvučno generirane kavitacijske smične sile su dovoljno snažne da prevladaju sile vezanja, dok se intenzitet ultrazvuka može točno podesiti kako bi se izbjegla oštećenja SWCNT.

Problem:

Jednodijelni ugljikovih nanocjevčica (SWCNT) razlikuju se od višeslojnih ugljikovih nanocjevčica (MWNTs / MWCNTs) električnim svojstvima. Razmak benda SWCNTs može varirati od nula do 2 eV i njihova električna vodljivost ima metalik ili poluvodičko ponašanje. Budući da su ugljikovih nanocjevčica s jednostrukim zidovima izrazito kohezivna, jedna od glavnih zapreka u obradi SWCNT je inherentna netopivost cijevi u organskim otapalima ili vodi. Da bi se iskoristio puni potencijal SWCNTs, potrebno je jednostavan, pouzdan i skalabilan proces deaglomeracije cijevi. Posebno, funkcionalizacija stranih stijenki CNT ili otvorenih krajeva za stvaranje prikladnog sučelja između SWCNTs i organskog otapala rezultira samo djelomičnom eksfoliiranjem SWCNTs. Dakle, SWCNTs su uglavnom raspršeni kao snopovi umjesto individualnih deaglomeriranih užadi. Ako je stanje tijekom disperzije previše oštro, SWCNT će se skratiti na duljinu između 80 i 200 nm. Za većinu praktičnih primjena, tj. Za poluvodiče ili ojačavanje SWCNT, ta duljina je premala.

Riješenje:

Ultrasonication je vrlo učinkovita metoda dispergiranja i deagglomeracije ugljikovih nanocjevčica, jer ultrazvučni valovi ultrazvuka visokog intenziteta stvaraju kavitaciju u tekućinama. Zvučni valovi razmnoženi u tekućim medijima rezultiraju izmjeničnim ciklusima visokotlačnog (komprimiranog) i niskotlačnog (rijetkog) tlaka, s stopama ovisno o učestalosti. Tijekom niskotlačnog ciklusa, visokotlačni ultrazvučni valovi stvaraju male mjehuriće vakuuma ili praznine u tekućini. Kada mjehurići dosegnu volumen na kojem više ne apsorbiraju energiju, oni se snažno sruše tijekom visokotlačnog ciklusa. Taj fenomen naziva se kavitacija. Tijekom implozije dolazi do vrlo visokih temperatura (približno 5.000K) i tlaka (oko 2.000m) lokalno. Implozija mjehura kavitacije također rezultira tekućim mlazom brzine do 280 m / s. Ovi tokovi tekućih mlazova koji nastaju iz ultrazvučna kavitacija, Prevladaju sile vezanja između ugljikovih nanocjevčica i stoga, nanocijevi postaju deaglomeriranim. Blagi, kontrolirano obrada ultrazvukom je odgovarajući postupak za izradu surfaktantska postojane suspenzije raspršenih SWCNTs visoke duljine. Za kontroliranu proizvodnju SWCNTs, Hielscher je ultrazvučni procesora omogućuje radi na širokom rasponu ultrazvučnih parametara setovima. Ultrazvučni amplitude, tekućina pod tlakom i tekuća kompozicija može varirati, odnosno na specifičan materijal i proces. To pruža promjenjive mogućnosti prilagodbe, kao što je

• sonotrode amplitude do 170 mikrona
• Tekući pritisci do 10 bara
• Tekući protoci do 15 L. / min (ovisno o postupku)
• Tekući temperature do 80 mV ° C (ostale temperature na zahtjev)
• Materijal viskoznost do 100.000cp

Nadalje, djelovanja ultrazvuka kao metoda pročišćavanja polimer pomoć omogućava da se uklone nečistoće kao što je iz uzgojenih SWCNTs, učinkovito. Teško je učiti kemijsku modifikaciju SWCNTs na molekularnoj razini, jer je teško dobiti čisti SWNTs. Kao uzgojeno SWCNTs sadrže mnoge nečistoće, kao što su metalne čestice i amorfne ugljika. Ultrasonikacije u SWCNTs u monoklorbenzen (MCB) otopinu poli (metil metakrilat), nakon čega slijedi filtriranje PMMA je učinkovit način za pročišćavanje SWCNTs. Ovaj polimer uz pomoć metoda purifikacije omogućava uklanjanje nečistoća kao uzgojenih SWCNTs učinkovito. Točna kontrola ultrazvukom u amplitude omogućuje da se izbjegne ili ograničiti oštećenja SWCNTs.

Ultrazvučna oprema

Hielscher nudi visoku učinkovitost ultrazvučni procesora za sonication svakog volumena. Ultrazvučni uređaji iz 50 W do 16.000 W, što bi moglo postaviti u klastere, omogućuju pronalaženje odgovarajuće ultrazvučni za svaku primjenu, u laboratoriju, kao iu industriji. Za sofisticirane disperzije nanocjevčice, kontinuirani ultrazvukom se preporučuje. Koristeći Hielscher je protočna stanica, postaje moguće da se rasprši u CNTs tekućina povišene viskoznosti, kao što su polimeri, visokog viskoziteta i talina termoplastike.

Kliknite ovdje da pročitate više o disperziji i izmjeni nanocjevčica od strane visoke snage ultrazvuka!