カーボンナノチューブ(CNT)の超音波分散
カーボンナノチューブは、強度と柔軟性がありながら、非常に凝集性があります。水、エタノール、油、ポリマー、エポキシ樹脂などの液体に分散させることは困難です。超音波は、離散を取得するための効果的な方法です – 単一分散 – カーボンナノチューブ。
カーボンナノチューブ(CNT)は、接着剤、コーティング、ポリマー、および電気機器や静電塗装可能な自動車ボディパネルの静電荷を放散するためのプラスチックの導電性フィラーとして使用されています。ナノチューブを使用することで、ポリマーは温度、過酷な化学物質、腐食環境、極圧、摩耗に対する耐性を高めることができます。カーボンナノチューブには、単層ナノチューブ(SWNT)と多層ナノチューブ(MWNT)の2つのカテゴリーがあります。
工業用超音波ホモジナイザーUIP1500hdT カーボンナノチューブ(CNT)やその他のナノ材料の分散用。
カーボンナノチューブは、一般に、次のような企業から乾燥材料として入手可能です。 SESリサーチ またはCNT株式会社ナノチューブの可能性を最大限に引き出すためには、シンプルで信頼性が高く、スケーラブルな解凝集プロセスが必要です。最大100,000cPの液体の場合、超音波は、ナノチューブを水、油、またはポリマーに低濃度または高濃度で分散させるための非常に効果的な技術です。液体ジェットの流れは、 超音波キャビテーション、ナノチューブ間の結合力を克服し、チューブを分離します。超音波で発生するせん断力と微小乱流のため、超音波はナノチューブと他の材料との表面コーティングと化学反応にも役立ちます。
一般に、粗いナノチューブ分散液は、最初に標準的な攪拌機によって予混合され、次いで超音波フローセル反応器で均質化される。下のビデオは、ラボ試験(バッチ超音波処理)を示しています。 UP400Sの)多層カーボンナノチューブを低濃度で水中に分散させます。炭素の化学的性質のため、ナノチューブの水中への分散挙動はかなり困難です。ビデオに示されているように、超音波処理がナノチューブを効果的に分散させることができることは容易に実証できます。
プローブ型超音波処理を使用して硬化剤に分散した異なるナノフィラーの比較:(a)0.5重量%カーボンナノファイバー(CNF)。(b)0.5重量%CNToxid;(c)0.5重量%カーボンナノチューブ(CNT);(d)0.5重量%CNT半分散。
研究と写真:©Zanghellini et al., 2021
高長SWNTの個別分散
SWNTの処理と操作における主要な問題は、一般的な有機溶媒と水に対するチューブの固有の不溶性です。単層カーボンナノチューブと溶媒との間に適切な界面を作り出すためのナノチューブの側壁または開放端の官能基化は、ほとんどの場合、単層カーボンナノチューブロープの部分的な剥離のみにつながります。
その結果、SWNTは通常、完全に分離された個々の物体ではなく、束として分散されます。分散時に過酷な条件が用いられると、SWNTは80nmから200nmに短くなります。これは特定のテストには有用ですが、この長さは、半導体または強化SWNTなどのほとんどの実用的なアプリケーションには小さすぎます。 UP200HT 40mmソノトロード付マイルドな超音波処理のシーケンスは、短縮を最小限に抑え、構造的および電子的特性を最大限に保存することを可能にする。
ポリマー支援超音波処理によるSWNTの精製
成長したままのSWNTには、金属粒子やアモルファスカーボンなどの不純物が多く含まれています。ポリ(メタクリル酸メチル)PMMAのモノクロロベンゼン(MCB)溶液中でのSWNTの超音波処理とそれに続く濾過は、SWNTを精製するための効果的な方法です。このポリマー支援精製法により、成長したままのSWNTから不純物を効果的に除去することができます。(湯田坂ほか)超音波増幅の正確な制御は、SWNTへの損傷を制限することを可能にする。
ヒールシャーの 幅広い超音波デバイス ナノチューブを効率的に分散させるためのアクセサリー。
- コンパクトな実験装置 最大で 400ワットの超音波出力 最大2リットルの小容量への分散用
- UIP500hdTの, UIP1000hdTの そして UIP1500hdT は、大量の処理が可能な超音波プロセッサです。
- の超音波システム 2kW (UIP2000hdT) そして 4kW (UIP4000hdT) カーボンナノチューブの製造規模の分散に使用できます。ザ UIP10000(10キロワット) そして UIP16000(16キロワット) カーボンナノチューブの大規模加工のために、複数の個別ユニットのクラスターで使用できます。”
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文学
- 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.
