Bagaimana untuk membubarkan Nanotubes karbon berdinding tunggal individual

Tabung Nano Karbon Berdinding Tunggal (SWNT atau SWCNT) memiliki karakteristik yang unik, tetapi untuk mengekspresikannya mereka harus tersebar secara individual. Untuk memanfaatkan sepenuhnya karakteristik luar biasa dari tabung nano karbon berdinding tunggal, tabung harus diuraikan sepenuhnya. SWNT seperti nanopartikel lainnya menunjukkan gaya tarik-menarik yang sangat tinggi, sehingga teknik yang kuat dan efisien diperlukan untuk deaglomerasi dan dispersi yang andal. Sementara teknik pencampuran umum tidak memberikan intensitas yang dibutuhkan untuk menguraikan SWNT tanpa merusaknya, ultrasonik berdaya tinggi terbukti mengurai dan membubarkan SWCNT. Gaya geser kavitasi yang dihasilkan secara ultrasonik cukup kuat untuk mengatasi gaya ikatan, sementara intensitas ultrasound dapat disesuaikan secara akurat untuk menghindari kerusakan SWCNT.

Masalah:

Tabung Nano Karbon Berdinding Tunggal (SWCNT) berbeda dari Tabung Nano Karbon Berdinding Ganda (MWNT/MWCNT) dengan sifat listriknya. Kesenjangan pita SWCNT dapat bervariasi dari nol hingga 2 eV dan konduktivitas listriknya memiliki perilaku logam atau semikonduktor. Karena Nanotube Karbon Berdinding Tunggal sangat kohesif, salah satu kendala utama dalam memproses SWCNT adalah ketidaklarutan yang melekat pada tabung dalam pelarut organik atau air. Untuk menggunakan potensi penuh SWCNT, diperlukan proses deaglomerasi tabung yang sederhana, andal, dan terukur. Terutama, fungsionalisasi dinding samping CNT atau ujung terbuka untuk menciptakan antarmuka yang sesuai antara SWCNT dan pelarut organik menghasilkan pengelupasan parsial SWCNT, saja. Oleh karena itu, SWCNT sebagian besar tersebar sebagai bundel daripada tali yang dideaglomerasi individu. Jika kondisi selama dispersi terlalu keras, SWCNT akan dipersingkat menjadi panjang antara 80 hingga 200nm. Untuk sebagian besar aplikasi praktis, yaitu untuk SWCNT semikonduktor atau penguatan, panjang ini terlalu kecil.

Solusi:

Ultrasonikasi adalah metode yang sangat efektif untuk membubarkan dan mendeaglomerasi Tabung Nano Karbon, karena gelombang ultrasonik ultrasound intensitas tinggi menghasilkan kavitasi dalam cairan. Gelombang suara yang disebarkan dalam media cair menghasilkan siklus tekanan tinggi (kompresi) dan tekanan rendah (rarefaction) bergantian, dengan laju tergantung pada frekuensi. Selama siklus tekanan rendah, gelombang ultrasonik intensitas tinggi menciptakan gelembung vakum kecil atau rongga dalam cairan. Ketika gelembung mencapai volume di mana mereka tidak dapat lagi menyerap energi, mereka runtuh dengan keras selama siklus tekanan tinggi. Fenomena ini disebut kavitasi. Selama ledakan, suhu yang sangat tinggi (sekitar 5.000K) dan tekanan (sekitar 2.000atm) dicapai secara lokal. Ledakan gelembung kavitasi juga menghasilkan jet cair dengan kecepatan hingga 280m/s. Aliran jet cair ini dihasilkan dari Kavitasi ultrasonik, mengatasi gaya ikatan antara Tabung Nano Karbon dan karenanya, tabung nano menjadi terdeaglomerasi. Perawatan ultrasonik yang ringan dan terkontrol adalah metode yang tepat untuk membuat suspensi yang distabilkan surfaktan dari SWCNT yang terdispersi dengan panjang tinggi. Untuk produksi SWCNT yang terkontrol, prosesor ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk berjalan pada berbagai set parameter ultrasonik. Amplitudo ultrasonik, tekanan cair, dan komposisi cairan dapat bervariasi masing-masing dengan bahan dan proses tertentu. Ini menawarkan kemungkinan penyesuaian yang bervariasi, seperti

• amplitudo sonotrode hingga 170 mikron
• tekanan cairan hingga 10 bar
• laju aliran cairan hingga 15L/mnt (tergantung pada prosesnya)
• suhu cairan hingga 80 derajat C (suhu lain berdasarkan permintaan)
• Viskositas material hingga 100.000CP

 

Selain itu, ultrasonikasi sebagai metode pemurnian berbantuan polimer memungkinkan untuk menghilangkan kotoran dari SWCNT yang ditumbuhkan, secara efektif. Sulit untuk mempelajari modifikasi kimia SWCNT pada tingkat molekuler, karena sulit untuk mendapatkan SWNT murni. SWCNT yang tumbuh mengandung banyak kotoran, seperti partikel logam dan karbon amorf. Ultrasonikasi SWCNT dalam larutan monochlorobenzene (MCB) dari PMMA poli (metil metakrilat) diikuti dengan filtrasi adalah cara yang efektif untuk memurnikan SWCNT. Metode pemurnian berbantuan polimer ini memungkinkan menghilangkan kotoran dari SWCNT yang tumbuh secara efektif. Kontrol yang akurat dari amplitudo ultrasonikasi memungkinkan untuk menghindari atau membatasi kerusakan SWCNT.

Peralatan Ultrasonik

Hielscher menawarkan kinerja tinggi prosesor ultrasonik untuk sonikasi setiap volume. Perangkat ultrasonik dari 50 watt hingga 16.000 watt, yang dapat diatur dalam kelompok, memungkinkan menemukan ultrasonik yang sesuai untuk setiap aplikasi, di laboratorium maupun di industri. Untuk dispersi nanotube yang canggih, sonikasi kontinu direkomendasikan. Dengan menggunakan sel aliran Hielscher, menjadi mungkin untuk membubarkan CNT ke dalam cairan dengan viskositas tinggi seperti polimer, lelehan viskositas tinggi, dan termoplastik.

Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang dispersi dan modifikasi tabung nano dengan ultrasound berdaya tinggi!