Tabung Nano Boron Nitrida – Terkelupas dan Tersebar menggunakan Sonikasi

Ultrasonikasi berhasil diterapkan pada pemrosesan dan dispersi tabung nano boron nitrida (BNNT). Sonikasi intensitas tinggi memberikan dekusut dan distribusi homogen dalam berbagai larutan dan dengan demikian merupakan teknik pemrosesan penting untuk memasukkan BNNT ke dalam larutan dan matriks.

Pemrosesan Ultrasonik Nanotube Boron Nitrida

Untuk menggabungkan nanotube boron nitrida (BNNT) atau nanostruktur boron nitrida (BNN) seperti lembaran nano dan pita nano ke dalam larutan cair atau matriks polimer, diperlukan teknik dispersi yang efisien dan andal. Dispersi ultrasonik menyediakan energi yang diperlukan untuk mengelupas, menguraikan, membubarkan, dan memfungsikan nanotube boron nitrida dan struktur nano boron nitrida dengan efisiensi tinggi. Parameter pemrosesan ultrasound intensitas tinggi yang dapat dikontrol secara tepat (yaitu energi, amplitudo, waktu, suhu, dan tekanan) memungkinkan untuk menyesuaikan kondisi pemrosesan secara individual dengan tujuan proses yang ditargetkan. Ini berarti intensitas ultrasonik dapat disesuaikan sehubungan dengan formulasi spesifik (kualitas BNNT, pelarut, konsentrasi padat-cair, dll.), Sehingga mendapatkan hasil yang optimal.

Aplikasi pemrosesan BNNT dan BNN ultrasonik mencakup berbagai macam mulai dari dispersi homogen struktur nano boron nitrida dua dimensi (2D-BNN), hingga fungsionalisasi dan pengelupasan kimiawi boron nitrida heksagonal mono-layer. Di bawah ini, kami menyajikan detail tentang dispersi ultrasonik, pengelupasan kulit, dan fungsionalisasi BNNT dan BNN.

Dispersi Ultrasonik Nanotube Boron Nitrida

Ketika tabung nano boron nitrida (BNNT) digunakan untuk memperkuat polimer atau untuk mensintesis bahan baru, diperlukan dispersi yang seragam dan andal ke dalam matriks. Disperser ultrasonik banyak digunakan untuk membubarkan bahan nano seperti CNT, nanopartikel logam, partikel inti-cangkang dan jenis partikel nano lainnya ke fase kedua.
Dispersi ultrasonik telah berhasil diterapkan untuk menguraikan dan mendistribusikan BNNT secara merata dalam larutan berair dan non-berair termasuk etanol, etanol PVP, etanol TX100 serta berbagai polimer (misalnya poliuretan).
Surfaktan yang umum digunakan untuk menstabilkan dispersi BNNT yang disiapkan secara ultrasonik adalah larutan natrium dodecyl sulfate (SDS) 1% wt. Misalnya, 5 mg BNNT tersebar secara ultrasonik dalam botol dengan 5 mL 1% wt. Larutan SDS menggunakan disperser tipe probe ultrasonik seperti UP200St (26kHz, 200W).

Dispersi Berair BNNT menggunakan Ultrasound

Karena interaksi van der Waals yang kuat dan permukaan hidrofobik, nanotube boron nitrida tidak terdispersi dengan baik dalam larutan berbasis air. Untuk mengatasi masalah ini, Jeon et al. (2019) menggunakan Pluronic P85 dan F127, yang memiliki gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik untuk memfungsikan BNNT di bawah sonikasi.

Pengelupasan Bebas Surfaktan dari Nanosheets Boron Nitrida menggunakan Sonikasi

Lin et al. (2011) menyajikan metode pengelupasan dan dispersi boron nitrida heksagonal (h-BN) yang bersih. Boron nitrida heksagonal secara tradisional dianggap tidak larut dalam air. Namun, mereka dapat menunjukkan bahwa air efektif untuk mengelupas struktur h-BN berlapis menggunakan ultrasonik, membentuk “bersih” dispersi berair lembaran nano h-BN tanpa menggunakan surfaktan atau fungsionalisasi organik. Proses pengelupasan ultrasonik ini menghasilkan beberapa lembaran nano h-BN berlapis serta spesies lembaran nano dan nanoribbon berlapis tunggal. Sebagian besar lembaran nano memiliki ukuran lateral yang lebih kecil, yang dikaitkan dengan pemotongan lembaran h-BN induk yang diinduksi oleh hidrolisis berbantuan sonikasi (dikuatkan oleh uji amonia dan hasil spektroskopi). Hidrolisis yang diinduksi ultrasonik juga mempromosikan pengelupasan lembaran nano h-BN dalam membantu efek polaritas pelarut. Lembaran nano h-BN dalam ini “bersih” dispersi berair menunjukkan kemampuan proses yang baik melalui metode larutan yang mempertahankan karakteristik fisiknya. Lembaran nano h-BN yang tersebar dalam air juga menunjukkan afinitas yang kuat terhadap protein seperti feritin, menunjukkan bahwa permukaan lembaran nano tersedia untuk bio-konjugasi lebih lanjut.

Metode dispersi sono-mekanis menggunakan kavitasi ultrasonik dan gaya geser adalah pendekatan pencampuran fisik murni, yang telah terbukti mampu memisahkan BNNT dan menstabilkan BNNT individu sambil mempertahankan integritas dan sifat intrinsiknya. Menerapkan energi ultrasonik yang sesuai (Ws? mL), yaitu amplitudo yang disesuaikan dan durasi sonikasi, dispersi ultrasonik dapat menguraikan dan membubarkan BNNTS secara seragam. Amplitudo yang lebih tinggi dan sonikasi yang lebih panjang dapat diterapkan jika panjang tabung nano boron nitrida harus dikurangi. Baca lebih lanjut tentang pengurangan ukuran ultrasonik dan pemotongan panjang BNNT di bagian selanjutnya.

Pengurangan Ukuran Ultrasonik dan Pemotongan Nanotube Boron Nitrida

The length of boron nitride nanotubes plays a crucial role when it comes to the subsequent processing of BNNTs into polymers and other functionalized materials. Therefore it is an important fact that sonication of the BNNTs in solvent could not only separate BNNTs individually, but also shorten the bamboo structured BNNTs under controlled conditions. The shortened BNNTs have a much lower chance of bundling during composite preparation.Lee at al. (2012) demonstrated that the lengths of functionalized BNNTs can be efficiently shortened from >10µm to ∼500nm by ultrasonication. Their experiments suggest that effective ultrasonic dispersion of BNNT in solution is necessary for such cutting of BNNT size reduction and cutting.

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Pemrosesan BNNT

Fitur cerdas ultrasonicators Hielscher dirancang untuk menjamin operasi yang andal, hasil yang dapat direproduksi, dan keramahan pengguna. Pengaturan operasional dapat dengan mudah diakses dan diputar melalui menu intuitif, yang dapat diakses melalui layar sentuh warna digital dan remote control browser. Oleh karena itu, semua kondisi pemrosesan seperti energi bersih, energi total, amplitudo, waktu, tekanan, dan suhu secara otomatis dicatat pada kartu SD bawaan. Ini memungkinkan Anda untuk merevisi dan membandingkan jalanan sonikasi sebelumnya dan untuk mengoptimalkan proses pengelupasan dan dispersi nanotube boron nitrida dan nanomaterial ke efisiensi tertinggi.
Sistem Ultrasonik Hielscher digunakan di seluruh dunia untuk pembuatan BNNT berkualitas tinggi. Ultrasonicator industri Hielscher dapat dengan mudah menjalankan amplitudo tinggi dalam operasi terus menerus (24/7/365). Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dihasilkan terus menerus dengan sonotrode standar (probe ultrasonik? tanduk). Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Karena kekokohan dan perawatannya yang rendah, sistem pengelupasan dan dispersi ultrasonik kami biasanya dipasang untuk aplikasi tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia.
Prosesor ultrasonik Hielscher untuk dispersi dan pengelupasan nanotube boron nitrida serta CNT dan graphene sudah dipasang di seluruh dunia dalam skala komersial. Hubungi kami sekarang untuk mendiskusikan proses manufaktur BNNT Anda! Staf kami yang berpengalaman akan dengan senang hati berbagi informasi lebih lanjut tentang proses pengelupasan kulit, sistem ultrasonik, dan harga!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: