Ինչպես առանձին-առանձին ցրել միապատի ածխածնային նանոխողովակները
Մեկ պատի ածխածնային նանոխողովակները (SWNTs կամ SWCNTs) ունեն յուրահատուկ բնութագրեր, սակայն դրանք արտահայտելու համար դրանք պետք է առանձին ցրված լինեն: Մեկ պատի ածխածնային նանոխողովակների բացառիկ բնութագրերն ամբողջությամբ օգտագործելու համար խողովակները պետք է առավելագույնս լուծվեն: SWNT-ները, ինչպես մյուս նանոմասնիկները, ցույց են տալիս շատ բարձր ձգողական ուժեր, այնպես որ անհրաժեշտ է հզոր և արդյունավետ տեխնիկա հուսալի ապաագլոմերացիայի և ցրման համար: Թեև խառնման սովորական տեխնիկան չի ապահովում SWNT-ների խճճվածքը առանց վնասելու անհրաժեշտ ինտենսիվությունը, ապացուցված է, որ բարձր հզորության ուլտրաձայնային սարքերը լուծարում և ցրում են SWCNT-ները: Ուլտրաձայնային ձևով առաջացած կավիտացիոն կտրող ուժերը բավականաչափ հզոր են կապող ուժերը հաղթահարելու համար, մինչդեռ ուլտրաձայնի ինտենսիվությունը կարող է ճշգրտորեն կարգավորվել SWCNT-ների վնասից խուսափելու համար:
Խնդիր.
Մեկ պատի ածխածնային նանոխողովակները (SWCNTs) տարբերվում են բազմապատի ածխածնային նանոխողովակներից (MWNTs/MWCNTs) իրենց էլեկտրական հատկություններով: SWCNT-ների ժապավենային բացը կարող է տատանվել զրոյից մինչև 2 էՎ, և դրանց էլեկտրական հաղորդունակությունը բնութագրվում է մետաղական կամ կիսահաղորդչային վարքագծով: Քանի որ միապատի ածխածնային նանոխողովակները շատ համակցված են, SWCNT-ների մշակման հիմնական խոչընդոտներից մեկը խողովակների անլուծելիությունն է օրգանական լուծիչների կամ ջրի մեջ: SWCNT-ների ամբողջ ներուժն օգտագործելու համար անհրաժեշտ է խողովակների ապաագլոմերացման պարզ, հուսալի և մասշտաբային գործընթաց: Հատկապես, CNT կողային պատերի կամ բաց ծայրերի ֆունկցիոնալացումը SWCNT-ների և օրգանական լուծիչների միջև համապատասխան միջերես ստեղծելու համար հանգեցնում է SWCNT-ների միայն մասնակի շերտավորմանը: Հետևաբար, SWCNT-ները հիմնականում ցրված են որպես կապոցներ, այլ ոչ թե առանձին ապաագլոմերացված պարաններ: Եթե ցրման ժամանակ վիճակը չափազանց կոշտ է, SWCNT-ները կկրճատվեն մինչև 80-ից մինչև 200 նմ երկարություն: Գործնական կիրառությունների մեծ մասի համար, այսինքն՝ կիսահաղորդչային կամ ամրապնդող SWCNT-ների համար, այս երկարությունը չափազանց փոքր է:

UIP2000hdT, 2 կՎտ հզոր ուլտրաձայնային սարք՝ SWCNT-ները ցրելու համար:
Լուծում:
Ultrasonication-ը ածխածնային նանոխողովակների ցրման և ապաագլոմերացիայի շատ արդյունավետ մեթոդ է, քանի որ բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ուլտրաձայնային ալիքները հեղուկներում կավիտացիա են առաջացնում: Հեղուկ միջավայրում տարածվող ձայնային ալիքները հանգեցնում են բարձր ճնշման (սեղմման) և ցածր ճնշման (հազվադեպ) ցիկլերի փոփոխման՝ հաճախականությունից կախված արագությամբ: Ցածր ճնշման ցիկլի ընթացքում բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքները հեղուկում ստեղծում են փոքր վակուումային փուչիկներ կամ դատարկություններ: Երբ փուչիկները հասնում են այնպիսի ծավալի, որով նրանք այլևս չեն կարող էներգիա կլանել, նրանք կատաղի փլուզվում են բարձր ճնշման ցիկլի ընթացքում: Այս երեւույթը կոչվում է կավիտացիա: Պայթյունի ժամանակ տեղական մակարդակում հասնում են շատ բարձր ջերմաստիճանների (մոտ 5000K) և ճնշումների (մոտ 2000ատմ): Կավիտացիոն փուչիկի պայթումը նաև հանգեցնում է մինչև 280 մ/վ արագությամբ հեղուկի շիթերի: Այս հեղուկ ռեակտիվ հոսքերը, որոնք առաջանում են ուլտրաձայնային կավիտացիա, հաղթահարել ածխածնային նանոխողովակների միջև կապող ուժերը և, հետևաբար, նանոխողովակները դառնում են ապաագլոմերացված: Մեղմ, վերահսկվող ուլտրաձայնային բուժումը համապատասխան մեթոդ է ցրված SWCNT-ների բարձր երկարությամբ մակերեւութային ակտիվացնող նյութերով կայունացված կախոցներ ստեղծելու համար: SWCNT-ների վերահսկվող արտադրության համար Hielscher-ի ուլտրաձայնային պրոցեսորները թույլ են տալիս աշխատել ուլտրաձայնային պարամետրերի լայն տեսականիով: Ուլտրաձայնային ամպլիտուդը, հեղուկի ճնշումը և հեղուկի բաղադրությունը կարող են համապատասխանաբար տարբերվել կոնկրետ նյութից և գործընթացից: Սա առաջարկում է ճշգրտումների փոփոխական հնարավորություններ, ինչպիսիք են
- sonotrode amplitudes մինչեւ 170 micron
- հեղուկի ճնշումը մինչև 10 բար
- հեղուկի հոսքի արագություն մինչև 15 լ/րոպե (կախված գործընթացից)
- հեղուկի ջերմաստիճանը մինչև 80 °C (այլ ջերմաստիճաններ ըստ ցանկության)
- նյութի մածուցիկությունը մինչև 100000cp
Ուլտրաձայնային սարքավորում
Hielscher-ն առաջարկում է բարձր կատարողականություն ուլտրաձայնային պրոցեսորներ յուրաքանչյուր հատորի հնչյունավորման համար: Ուլտրաձայնային սարքերը 50 Վտ-ից մինչև 16.000 Վտ հզորությամբ, որոնք կարող են տեղադրվել կլաստերներով, թույլ են տալիս գտնել համապատասխան ուլտրաձայնային յուրաքանչյուր կիրառման համար, ինչպես լաբորատորիայում, այնպես էլ արդյունաբերության մեջ: Նանոխողովակների բարդ ցրման համար առաջարկվում է շարունակական ձայնային ախտահանում: Օգտագործելով Hielscher-ի հոսքի բջիջները, հնարավոր է դառնում CNT-ները ցրել բարձր մածուցիկության հեղուկների մեջ, ինչպիսիք են պոլիմերները, բարձր մածուցիկությամբ հալվածքները և ջերմապլաստիկները:
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:

Նանոխողովակների ուլտրաձայնային ցրում (UP400 St)

CNT-ների ցրում Hielscher-ի լաբորատոր սարքով UP50H

Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային! Hielscher-ի արտադրանքի տեսականին ընդգրկում է ամբողջ սպեկտրը՝ կոմպակտ լաբորատոր ուլտրաձայնային սարքից մինչև նստարանային վերին բլոկների վրա մինչև ամբողջական արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգեր:
Գրականություն / Հղումներ
- Cheng, Qiaohuan; Debnath, Sourabhi; Gregan, Elizabeth; Byrne, Hugh J. (2010): Ultrasound-Assisted SWNTs Dispersion: Effects of Sonication Parameters and Solvent Properties. The Journal of Physical Chemistry C, 114(19), 2010. 8821–8827.
- Tenent, Robert; Barnes, Teresa; Bergeson, Jeremy; Ferguson, Andrew; To, Bobby; Gedvilas, Lynn; Heben, Michael; Blackburn, Jeffrey (2009): Ultrasmooth, Large‐Area, High‐Uniformity, Conductive Transparent Single‐Walled‐Carbon‐Nanotube Films for Photovoltaics Produced by Ultrasonic Spraying. Advanced Materials. 21. 3210 – 3216.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ուլտրաձայնային սարքերը հաճախ կոչվում են զոնդավորող, ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր, ձայնային լիզեր, ուլտրաձայնային խանգարող, ուլտրաձայնային սրող, սոնո-խափանիչ, ձայնավորող, ձայնային դիսպերսատոր, բջիջների խանգարող, ուլտրաձայնային դիսպերսեր կամ տարրալուծող: Տարբեր տերմինները բխում են տարբեր կիրառություններից, որոնք կարող են իրականացվել sonication-ի միջոցով: