Ածխածնային նանոխողովակների ուլտրաձայնային ցրում (CNT)
Ածխածնային նանոխողովակները ամուր և ճկուն են, բայց շատ համակցված: Դրանք դժվար է ցրվել հեղուկների մեջ, ինչպիսիք են ջուրը, էթանոլը, յուղը, պոլիմերային կամ էպոքսիդային խեժը: Ուլտրաձայնային հետազոտությունը դիսկրետ ստանալու արդյունավետ մեթոդ է – մեկ ցրված – ածխածնային նանոխողովակներ.
Ածխածնային նանոխողովակները (CNT) օգտագործվում են սոսինձների, ծածկույթների և պոլիմերների մեջ և որպես պլաստմասսաների էլեկտրական հաղորդիչ լցոնիչներ՝ էլեկտրական սարքավորումներում և էլեկտրաստատիկ կերպով ներկվող ավտոմեքենաների մարմնի վահանակներում ստատիկ լիցքերը ցրելու համար: Նանոխողովակների օգտագործմամբ պոլիմերները կարող են ավելի դիմացկուն դառնալ ջերմաստիճանի, կոպիտ քիմիական նյութերի, քայքայիչ միջավայրի, ծայրահեղ ճնշման և քայքայման դեմ: Գոյություն ունեն ածխածնային նանոխողովակների երկու կատեգորիա՝ մեկ պատի նանոխողովակներ (SWNT) և բազմապատի նանոխողովակներ (MWNT):
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր UIP1500hdT ածխածնային նանոխողովակների (CNTs) և այլ նանոնյութերի ցրման համար:
Ածխածնային նանոխողովակները սովորաբար հասանելի են որպես չոր նյութ, օրինակ՝ ընկերություններից, ինչպիսիք են SES հետազոտություն կամ CNT Co., Ltd. Ապագլոմերացիայի պարզ, հուսալի և մասշտաբային գործընթաց է անհրաժեշտ՝ նանոխողովակները առավելագույն ներուժով օգտագործելու համար: Մինչև 100,000cP հեղուկների համար ուլտրաձայնը շատ արդյունավետ տեխնոլոգիա է ջրի, յուղի կամ պոլիմերների մեջ ցածր կամ բարձր կոնցենտրացիաներում նանոխողովակների ցրման համար: Հեղուկի շիթային հոսքերը, որոնք առաջանում են ուլտրաձայնային կավիտացիա, հաղթահարել նանոխողովակների միջև կապող ուժերը և բաժանել խողովակները։ Ուլտրաձայնային եղանակով առաջացած կտրող ուժերի և միկրո տուրբուլենցիայի պատճառով ուլտրաձայնը կարող է օգնել նաև այլ նյութերի հետ նանոխողովակների մակերեսային ծածկույթին և քիմիական ռեակցիային:
Ընդհանրապես, կոպիտ նանոխողովակային դիսպերսիան սկզբում նախապես խառնվում է ստանդարտ հարիչով, այնուհետև համասեռացվում է ուլտրաձայնային հոսքի բջջային ռեակտորում: Ստորև բերված տեսանյութը ցույց է տալիս լաբորատոր փորձարկում (խմբաքանակային ձայնագրում, օգտագործելով ա UP400S) ցածր կոնցենտրացիայով ջրի մեջ բազմապատի ածխածնային նանոխողովակների ցրում: Ածխածնի քիմիական բնույթի պատճառով նանոխողովակների ցրման վարքը ջրի մեջ բավականին դժվար է: Ինչպես ցույց է տրված տեսանյութում, հեշտությամբ կարելի է ցույց տալ, որ ուլտրաձայնային ախտորոշումն ի վիճակի է արդյունավետորեն ցրել նանոխողովակները:
Տարբեր նանոֆիլմերների համեմատություն, որոնք ցրված են կարծրացուցիչի մեջ՝ օգտագործելով զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքավորում. (բ) 0,5 wt% CNToxid; (գ) 0,5 wt% ածխածնային նանոխողովակ (CNT); դ) 0,5 wt% CNT կիսա-ցրված:
Ուսումնասիրություն և նկար՝ ©Zanghellini et al., 2021
Բարձր երկարության առանձին SWNT-ների ցրում
SWNT-ների մշակման և մանիպուլյացիայի հիմնական խնդիրը խողովակների անլուծելիությունն է սովորական օրգանական լուծիչների և ջրի մեջ: Նանոխողովակների կողային պատի կամ բաց ծայրերի ֆունկցիոնալացումը SWNT-ների և լուծիչի միջև համապատասխան միջերես ստեղծելու համար հիմնականում հանգեցնում է SWNT ճոպանների մասնակի շերտավորմանը, միայն:
Արդյունքում, SWNT-ները սովորաբար ցրվում են որպես փաթեթներ, այլ ոչ թե լիովին մեկուսացված առանձին օբյեկտներ: Երբ ցրման ընթացքում օգտագործվում են չափազանց կոշտ պայմաններ, SWNT-ները կրճատվում են մինչև 80 և 200 նմ երկարություն: Չնայած սա օգտակար է որոշ թեստերի համար, այս երկարությունը չափազանց փոքր է գործնական կիրառությունների մեծ մասի համար, ինչպիսիք են կիսահաղորդչային կամ ամրապնդող SWNT-ները: Վերահսկվող, մեղմ ուլտրաձայնային բուժում (օր UP200Ht հետ 40 մմ sonotrode) երկար առանձին SWNT-ների ջրային դիսպերսիաների պատրաստման արդյունավետ ընթացակարգ է: Մեղմ ultrasonication-ի հաջորդականությունները նվազագույնի են հասցնում կրճատումը և թույլ են տալիս առավելագույն պահպանել կառուցվածքային և էլեկտրոնային հատկությունները:
SWNT-ի մաքրում պոլիմերային ուլտրաձայնային օգնությամբ
Դժվար է ուսումնասիրել SWNT-ների քիմիական մոդիֆիկացիան մոլեկուլային մակարդակում, քանի որ դժվար է ստանալ մաքուր SWNTs: Որպես աճեցված SWNT-ները պարունակում են բազմաթիվ կեղտեր, ինչպիսիք են մետաղական մասնիկներն ու ամորֆ ածխածինները: SWNT-ների ուլտրաձայնավորումը պոլի(մեթիլ մետակրիլատ) PMMA-ի մոնոքլորբենզոլի (MCB) լուծույթում, որին հաջորդում է ֆիլտրացումը SWNT-ների մաքրման արդյունավետ միջոց է: Պոլիմերային օգնությամբ մաքրման այս մեթոդը թույլ է տալիս արդյունավետորեն հեռացնել կեղտերը աճեցված SWNT-ներից: (Յուդասակա և այլք:) Ուլտրաձայնային ամպլիտուդի ճշգրիտ վերահսկումը թույլ է տալիս սահմանափակել SWNT-ների վնասները:
Հիլշերի ուլտրաձայնային սարքերի լայն տեսականի և նանոխողովակների արդյունավետ ցրման պարագաներ:
- Կոմպակտ լաբորատոր սարքեր մինչև 400 Վտ Ուլտրաձայնային հզորություն ավելի փոքր ծավալների մինչև 2 լիտր ցրելու համար
- UIP500hdT, UIP1000hdT և UIP1500hdT ուլտրաձայնային պրոցեսորներ են, որոնք կարող են ավելի մեծ ծավալներ մշակել:
- Ուլտրաձայնային համակարգերի 2 կՎտ (UIP2000hdT) և 4 կՎտ (UIP4000hdT) կարող է օգտագործվել ածխածնային նանոխողովակների արտադրության մասշտաբով ցրելու համար UIP10000 (10 կիլովատ) եւ UIP16000 (16 կիլովատ) կարող է օգտագործվել մի քանի առանձին միավորների կլաստերներում ածխածնային նանոխողովակների լայնածավալ մշակման համար:”
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
գրականություն
- 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).
- Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length, in: Langmuir, Vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.