Ultrasonik menyebar dari Nanotubes karbon (CNT)
Tabung nano karbon kuat dan fleksibel tetapi sangat kohesif. Mereka sulit untuk menyebar ke dalam cairan, seperti air, etanol, minyak, polimer atau resin epoksi. Ultrasonografi adalah metode yang efektif untuk mendapatkan diskrit – Tersebar tunggal – tabung nano karbon.
Tabung nano karbon (CNT) digunakan dalam perekat, pelapis dan polimer dan sebagai pengisi konduktif listrik dalam plastik untuk menghilangkan muatan statis pada peralatan listrik dan dalam panel bodi mobil yang dapat dicat secara elektrostatis. Dengan menggunakan tabung nano, polimer dapat dibuat lebih tahan terhadap suhu, bahan kimia keras, lingkungan korosif, tekanan ekstrem dan abrasi. Ada dua kategori tabung nano karbon: tabung nano dinding tunggal (SWNT) dan tabung nano multi-dinding (MWNT).
Homogenizer ultrasonik industri UIP1500hdT untuk menyebarkan tabung nano karbon (CNT) dan bahan nano lainnya.
Tabung nano karbon umumnya tersedia sebagai bahan kering, misalnya dari perusahaan, seperti Penelitian SES atau CNT Co., Ltd. Proses deaglomerasi yang sederhana, andal, dan terukur diperlukan, untuk memanfaatkan tabung nano secara maksimal. Untuk cairan hingga 100.000cP, ultrasound adalah teknologi yang sangat efektif untuk dispersi nanotube dalam air, minyak atau polimer pada konsentrasi rendah atau tinggi. Aliran jet cair yang dihasilkan dari Kavitasi ultrasonik, mengatasi gaya ikatan antara tabung nano, dan pisahkan tabung. Karena gaya geser yang dihasilkan secara ultrasonik dan turbulensi mikro, ultrasound juga dapat membantu pelapisan permukaan dan reaksi kimia tabung nano dengan bahan lain.
Umumnya, dispersi nanotube kasar pertama-tama dicampur terlebih dahulu oleh pengaduk standar dan kemudian dihomogenkan dalam reaktor sel aliran ultrasonik. Video di bawah ini menunjukkan uji coba laboratorium (sonikasi batch menggunakan UP400S) menyebarkan nanotube karbon multiwall dalam air pada konsentrasi rendah. Karena sifat kimia karbon, perilaku penyebaran tabung nano dalam air agak sulit. Seperti yang ditunjukkan dalam video, dapat dengan mudah ditunjukkan bahwa ultrasonication mampu membubarkan nanotube secara efektif.
Perbandingan nanofiller yang berbeda yang tersebar dalam pengeras menggunakan ultrasonikasi tipe probe): (a) 0,5% wt% serat nano karbon (CNF); (b) 0,5% berat CNToxid; (c) 0,5% berat karbon nanotube (CNT); (d) 0,5% berat CNT semi-terdispersi.
Studi dan gambar: ©Zanghellini et al., 2021
Dispersi SWNT individu dengan panjang tinggi
Masalah utama untuk pemrosesan dan manipulasi SWNT adalah ketidaklarutan yang melekat pada tabung dalam pelarut organik dan air umum. Fungsionalisasi dinding samping tabung nano atau ujung terbuka untuk menciptakan antarmuka yang sesuai antara SWNT dan pelarut sebagian besar menyebabkan pengelupasan parsial tali SWNT, saja.
Akibatnya, SWNT biasanya tersebar sebagai bundel daripada objek individu yang sepenuhnya terisolasi. Ketika kondisi yang terlalu keras digunakan selama dispersi, SWNT dipersingkat menjadi panjang antara 80 dan 200nm. Meskipun ini berguna untuk pengujian tertentu, panjang ini terlalu kecil untuk sebagian besar aplikasi praktis, seperti SWNT semikonduktor atau penguatan. Perawatan ultrasonik ringan yang terkontrol (misalnya oleh UP200Ht dengan sonotrode 40mm) adalah prosedur yang efektif untuk menyiapkan dispersi berair dari SWNT individu yang panjang. Urutan ultrasonikasi ringan meminimalkan pemendekan dan memungkinkan pelestarian maksimum sifat struktural dan elektronik.
Pemurnian SWNT dengan Ultrasonication Berbantuan Polimer
Sulit untuk mempelajari modifikasi kimia SWNT pada tingkat molekuler, karena sulit untuk mendapatkan SWNT murni. SWNT yang tumbuh mengandung banyak kotoran, seperti partikel logam dan karbon amorf. Ultrasonikasi SWNT dalam larutan monoklorobenzena (MCB) PMMA poli (metil metakrilat) diikuti dengan filtrasi adalah cara yang efektif untuk memurnikan SWNT. Metode pemurnian berbantuan polimer ini memungkinkan untuk menghilangkan kotoran dari SWNT yang tumbuh secara efektif. (Yudasaka dkk.) Kontrol yang akurat dari amplitudo ultrasonikasi memungkinkan untuk membatasi kerusakan pada SWNT.
Hielscher Berbagai macam perangkat ultrasonik dan aksesori untuk penyebaran tabung nano yang efisien.
- Perangkat kompak laboratorium dari hingga kekuatan Daya ultrasound 400 watt untuk penyebaran ke dalam volume yang lebih kecil hingga 2 liter
- UIP500hdT, UIP1000hdT dan UIP1500hdT adalah prosesor ultrasonik yang dapat memproses volume yang lebih besar.
- Sistem ultrasonik 2kW (UIP2000hdT) dan 4kW (UIP4000hdT) dapat digunakan untuk penyebaran skala produksi tabung nano karbon. Si UIP10000 (10 kilowatt) dan UIP16000 (16 kilowatt) dapat digunakan dalam kelompok beberapa unit individu untuk pemrosesan nanotube karbon skala besar.”
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Literatur
- 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 memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.