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.

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.

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.

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.

Az ultrahangos kavitációs és nyírási erőket alkalmazó sono-mechanikus diszperziós módszer tisztán fizikai keverési megközelítés, amely bizonyítottan képes a BNNT-k szétválasztására és az egyes BNNT-k stabilizálására, miközben megőrzi integritását és belső tulajdonságait. Megfelelő ultrahangos energia (Ws/mL), azaz beállított amplitúdó és ultrahangos kezelés időtartamának alkalmazásának alkalmazásának megfelelően az ultrahangos diszperzió egyenletesen detangálhatja és diszpergálhatja a BNNTS-t. Nagyobb amplitúdó és hosszabb ultrahangos kezelés alkalmazható, ha a bór-nitrid nanocsövek hosszát csökkenteni kell. Tudjon meg többet az ultrahangos méretcsökkentésről és a BNNT-ket hosszának vágásáról a következő részben.

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.

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: