Bór nitrid nanocsövek – Hámlasztott és diszpergált segítségével Sonication
Az ultrahangosságot sikeresen alkalmazzák a bór-nitrid nanocsövek (BNNTs) feldolgozására és diszperziós kezelésére. A nagy intenzitású szonikáció homogén detanglingot és eloszlást biztosít a különböző megoldásokban, és ezáltal kulcsfontosságú feldolgozási technika a BNNT-k beépítésére az oldatokba és mátrixokba.
Bór nitrid nanocsövek ultrahangos feldolgozása
A bór-nitrid nanocsövek (BNNT-k) vagy bór-nitrid nanostruktúrák (BNN-k), például nanosheets és nanoribbonok folyékony oldatokba vagy polimer mátrixokba történő beépítéséhez hatékony és megbízható diszperziós technikára van szükség. Ultrahangos diszperzió biztosítja a szükséges energiát hámlasztani, detangle, diszpergálódik, és funkcionalizálja bór-nitrid nanocsövek és bór-nitrid nanostruktúrák nagy hatékonysággal. A nagy intenzitású ultrahang pontosan szabályozható feldolgozási paraméterei (azaz az energia, az amplitúdó, az idő, a hőmérséklet és a nyomás) lehetővé teszik a feldolgozási feltételek egyedi beállítását a megcélzott folyamatcélhoz. Ez azt jelenti, hogy az ultrahangos intenzitás az adott készítményhez igazítható (BNNT-k minősége, oldószer, szilárd-folyadék koncentráció stb.), ezáltal optimális eredményeket érhet el.

Ultrahangos út a bór-nitrid nanokupok szintetizálásához
(tanulmány és grafika: Yu et al. 2012)
Az ultrahangos BNNT és BNN feldolgozás alkalmazásai lefedik a teljes tartományt a kétdimenziós bór-nitrid nanoszerkezetek (2D-BNNs) homogén diszperziójától az egyrétegű hatszögletű bór-nitrid funkcionalizálásán és kémiai hámlásán át. Az alábbiakban bemutatjuk a BNNT-k és BNN-ek ultrahangos diszperziójának, hámlásának és funkcionalizálásának részleteit.

Ultrahangos diszpergálószerek telepítése (2x UIP1000hdT), bór-nitrid nanocsövek ipari méretekben történő feldolgozására
Bór nitrid nanocsövek ultrahangos diszperziója
Amikor bór-nitrid nanocsöveket (BNNT) használnak polimerek megerősítésére vagy új anyagok szintetizálására, egyenletes és megbízható diszperzióra van szükség a mátrixban. Ultrahangos diszpergáló széles körben használják diszpergálni nano anyagok, mint a CNTs, fém nanorészecskék, mag-héj részecskék és más típusú nanorészecskék egy második fázisban.
Ultrahangos diszperzió sikeresen alkalmazzák a detangle és eloszlatni BNNTs egyenletesen vizes és nem vizes oldatok, beleértve az etanol, PVP etanol, TX100 etanol, valamint a különböző polimerek (pl. poliuretán).
Egy közös használt felületaktív anyag stabilizálni egy ultrahangosan elkészített BNNT diszperzió egy 1%wt nátrium-dodekil-szulfát (SDS) oldat. Például, 5 mg BNNTs ultrahangosan eloszlik egy injekciós üvegben 5 ml 1%wt. SDS oldat segítségével ultrahangos szonda típusú diszpergáló, mint például a UP200St (26kHz, 200W).
A BNNT-ket ultrahanggal történő vizes diszperziója
Erős van der Waals kölcsönhatásaik és hidrofób felületük miatt a bór-nitrid nanocsövek rosszul diszpergálódnak a vízalapú oldatokban. Ezeknek a problémáknak a megoldására Jeon és mtsai. (2019) Pluronic P85-t és F127-et használtak, amelyek mind hidrofil csoportokkal, mind hidrofób csoportokkal rendelkeznek a BNNT szonikáció alatt való funkcionalizálásához.

SEM képek rövidebb BNNTs után különböző ultrahangos időtartamok. Amint az látható, ezeknek a BNNT-knek a hossza csökken a kumulatív szonikálás időtartamának növekedésével.
(tanulmány és kép: Lee et al. 2012)
Felületaktív anyag-mentes hámlás a Bór Nitrid Nanosheets segítségével Sonication
Lin és mtsai. (2011) a hatszögletű bór-nitrid (h-BN) hámlásának és diszperziójának tiszta módszerét mutatják be. A hatszögletű bór-nitridet hagyományosan vízben oldhatatlannak tekintik. Azonban képesek voltak bizonyítani, hogy a víz hatékonyan hámlasztja a réteges h-BN struktúrákat ultrahangos kezeléssel, a h-BN nanosheets "tiszta" vizes diszperzióit képezve felületaktív anyagok vagy szerves funkcionalizálás nélkül. Ez az ultrahangos hámlasztási folyamat néhányrétegű h-BN nanolapokat, valamint egyrétegű nanosheet és nanoribbon fajokat eredményezett. A legtöbb nanosheets volt a csökkentett oldalméretű, ami tulajdonítható, hogy a vágás a szülő h-BN lapok által kiváltott szonikáció-támogatott hidrolízis (megerősítette az ammónia vizsgálat és spektroszkópia eredmények). Az ultrahangos indukált hidrolízis elősegítette a h-BN nanosheets hámlását is, segítve az oldószer polaritási hatását. A h-BN nanosheets ezekben a "tiszta" vizes diszperziók mutatott jó feldolgozhatóság megoldási módszerek megtartva a fizikai jellemzőket. A vízben diszpergált h-BN nanosheets szintén erős affinitást mutatott az olyan fehérjékkel szemben, mint a ferritin, ami arra utal, hogy a nanosheet felületek további bio-konjugációkhoz álltak rendelkezésre.
Ultrahangos méretcsökkentés és vágás bór nitrid nanocsövek
A bór-nitrid nanocsövek hossza döntő szerepet játszik a BNNT-k polimerekké és más funkcionalizált anyagokká történő későbbi feldolgozásában. Ezért fontos tény, hogy a BNNT-ket oldószerben nemcsak külön-külön lehet elválasztani, hanem ellenőrzött körülmények között lerövidíteni a bambusz strukturált BNNT-ket is. A rövidített BNNT-eknek sokkal kisebb az esélyük az árukapcsolásra a kompozit előkészítés során. Lee at al. (2012) bebizonyította, hogy a funkcionalizált BNNT-k hossza ultrahangos kezeléssel hatékonyan lerövidíthető >10 μm-ről ∼500nm-re. Kísérleteik azt sugallják, hogy a BNNT hatékony ultrahangos diszperziója az oldatban szükséges a BNNT méretcsökkentésének és vágásának ilyen vágására.

c) Jól lebomlik mPEG- DSPE/BNNT vízben (2 óra szonikálás után). d) MPEG-DSPE molekulával funkcionalizált BNNT sematikus képviselője
(tanulmány és kép: Lee et al. 2012)

Ultrahangos homogenizátor UP400St bór-nitrid nanocsövek (BNNTs) diszperziójáért
Nagy teljesítményű ultrahangosok a BNNT feldolgozáshoz
A Hielscher ultrahangos készülék intelligens funkcióit úgy tervezték, hogy garantálják a megbízható működést, a reprodukálható eredményeket és a felhasználóbarátságot. Az üzemeltetési beállítások könnyen elérhetők és tárcsázhatók intuitív menün keresztül, amely digitális színes érintőképernyővel és böngésző távirányítóval érhető el. Ezért minden feldolgozási feltétel, például a nettó energia, a teljes energia, az amplitúdó, az idő, a nyomás és a hőmérséklet automatikusan rögzítésre kerül egy beépített SD-kártyán. Ez lehetővé teszi a korábbi ultrahangos folyamatok felülvizsgálatát és összehasonlítását, valamint a bór-nitrid nanocsövek és nanoanyagok hámlási és diszperziós folyamatának optimalizálását a legnagyobb hatékonyságra.
A Hielscher Ultrasonics rendszereket világszerte használják kiváló minőségű BNNT-k gyártására. A Hielscher ipari ultrahangos rendszerek folyamatos működés mellett könnyen képesek nagy amplitúdók futtatására (24/7/365). Az akár 200 μm amplitúdók könnyen folyamatosan előállhatók szabványos szonotródokkal (ultrahangos szondák / szarvak). A még nagyobb amplitúdókhoz testreszabott ultrahangos szonotródok állnak rendelkezésre. Robusztusságuk és alacsony karbantartásuk miatt ultrahangos hámlasztó és diszperziós rendszereinket általában nagy teherbírású alkalmazásokhoz és igényes környezetekhez telepítik.
Hielscher Ultrasonics’ ipari ultrahangos processzorok szállít nagyon nagy amplitúdójú. Az akár 200 μm-es amplitúdók a hét minden szélességében könnyen működtethetők. Még nagyobb amplitúdójú, személyre szabott ultrahangos összehegeszthetősége állnak rendelkezésre.
Hielscher ultrahangos processzorok diszperziós és hámlás a bór-nitrid nanocsövek, valamint a CNTs és a grafén már telepítve van világszerte kereskedelmi méretekben. Vegye fel velünk a kapcsolatot most, hogy megvitassák a BNNT gyártási folyamatát! Tapasztalt munkatársaink örömmel osztanak meg több információt a hámlási folyamatról, ultrahangos rendszerekről és árképzésről!
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:
Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
---|---|---|
1 - 500 ml | 10-200 ml / perc | UP100H |
10-2000 ml | 20-400 ml / perc | Uf200 ः t, UP400St |
0.1-20L | 02 - 4 L / perc | UIP2000hdT |
10-100 liter | 2 - 10 l / perc | UIP4000hdT |
na | 10 - 100 l / perc | UIP16000 |
na | nagyobb | klaszter UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!
Irodalom / Referenciák
- Sang-Woo Jeon, Shin-Hyun Kang, Jung Chul Choi, Tae-Hwan Kim (2019): Dispersion of Boron Nitride Nanotubes by Pluronic Triblock Copolymer in Aqueous Solution. Polymers 11, 2019.
- Chee Huei Lee, Dongyan Zhang, Yoke Khin Yap (2012): Functionalization, Dispersion, and Cutting of Boron Nitride Nanotubes in Water. Journal of Physical Chemistry C 116, 2012. 1798–1804.
- Lin, Yi; Williams, Tiffany; Xu, Tian-Bing; Cao, Wei; Elsayed-Ali, Hani; Connell, John (2011): Aqueous Dispersions of Few-Layered and Monolayered Hexagonal Boron Nitride Nanosheets from Sonication-Assisted Hydrolysis: Critical Role of Water. The Journal of Physical Chemistry C 2011.
- Yuanlie Yu, Hua Chen, Yun Liu, Tim White, Ying Chen (2012): Preparation and potential application of boron nitride nanocups. Materials Letters, Vol. 80, 2012. 148-151.
- Luhua Li, Ying Chen, Zbigniew H. Stachurski (2013): Boron nitride nanotube reinforced polyurethane composites. Progress in Natural Science: Materials International Vol. 23, Issue 2, 2013. 70-173.
- Yanhu Zhan, Emanuele Lago, Chiara Santillo, Antonio Esaú Del Río Castillo, Shuai Hao, Giovanna G. Buonocore, Zhenming Chen, Hesheng Xia, Marino Lavorgna, Francesco Bonaccorso (2020): An anisotropic layer-by-layer carbon nanotube/boron nitride/rubber composite and its application in electromagnetic shielding. Nanoscale 12, 2020. 7782-7791.
- Kalay, Şaban; Çobandede, Zehra; Sen, Ozlem; Emanet, Melis; Kazanc, Emine; Culha, Mustafa (2015): Synthesis of boron nitride nanotubes and their applications. Beilstein Journal of Nanotechnology Vol 6, 2015. 84-102.
Tudni érdemes
Bór nitrid nanocsövek és nanoanyagok
A bór-nitrid nanocsövek egyedülálló atomszerkezetet kínálnak, amely hatszögletű hálózatba rendezett bór- és nitrogénatomokat állít össze. Ez a szerkezet számos kiváló belső tulajdonságot ad a BNNT-nek, mint például a kiváló mechanikai szilárdság, a magas hővezető képesség, az elektromosan szigetelő viselkedés, a piezoelektromos tulajdonság, a neutron árnyékolási képesség és az oxidációs ellenállás. Az 5 eV-os sávrés keresztirányú elektromos mezőkkel is hangolható, ami érdekessé teszi a BNNT-ket az elektronikus eszközök számára. Ezenkívül a BNNT-k magas oxidációs ellenállással rendelkeznek 800 °C-ig, kiváló piezoelektromosságot mutatnak, és jó szobahőmérsékletű hidrogéntároló anyag lehet.
BNNTs vs grafén: A BNNT-ket a grafén szerkezeti analógjai. A bór-nitrid alapú nanoanyagok és szénalapú társaik közötti fő különbség az atomok közötti kötések jellege. A szén nanoanyagok C-C kötése tiszta kovalens jellegű, míg a B-N kötések részben ionos jellegűek az SP2 hibridizált B-N e−párjai miatt. (vö. Emanet et al. 2019)
BNNTs vs. szén nanocsövek: Bór nitrid nanocsövek (BNNTs) mutatnak hasonló cső alakú nanoszerkezet a szén nanocsövek (CNTs), amelyben bór és nitrogén atomok rendezett hatszögletű hálózat.
Xenes: A xenes 2D, monoelementál nanoanyagok. Kiemelkedő példák a borofén, a gallenén, a szilikén, a germán, a stanén, a foszfforén, az arzén, az antimonén, a bismuthene, a tellurene és a selenene. A xének rendkívüli anyagtulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek ezáltal képesek áttörni más 2D anyagok gyakorlati alkalmazására vonatkozó korlátozásokat. Tudjon meg többet a xenes ultrahangos hámlásáról!

Hielscher Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.