ბორის ნიტრიდის ნანომილები – აქერცლილი და დისპერსიული სონიკაციის გამოყენებით

ულტრაბგერითი წარმატებით გამოიყენება ბორის ნიტრიდის ნანომილების (BNNTs) დამუშავებასა და დისპერსიაზე. მაღალი ინტენსივობის სონიკა უზრუნველყოფს ერთგვაროვან გაშლას და განაწილებას სხვადასხვა ხსნარებში და, შესაბამისად, გადამწყვეტი დამუშავების ტექნიკაა BNNT-ების ხსნარებსა და მატრიცებში ჩართვისთვის.

ბორის ნიტრიდის ნანომილების ულტრაბგერითი დამუშავება

ბორის ნიტრიდის ნანომილების (BNNTs) ან ბორის ნიტრიდის ნანოსტრუქტურების (BNNs), როგორიცაა ნანოფურცლები და ნანოლენტები თხევადი ხსნარებში ან პოლიმერულ მატრიცებში ჩართვის მიზნით, საჭიროა ეფექტური და საიმედო დისპერსიის ტექნიკა. ულტრაბგერითი დისპერსია უზრუნველყოფს აუცილებელ ენერგიას აქერცვლას, დაშლას, დაშლას და ფუნქციონირებს ბორის ნიტრიდის ნანომილაკებსა და ბორის ნიტრიდის ნანოსტრუქტურებს მაღალი ეფექტურობით. მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერის ზუსტად კონტროლირებადი დამუშავების პარამეტრები (მაგ. ენერგია, ამპლიტუდა, დრო, ტემპერატურა და წნევა) საშუალებას გაძლევთ ინდივიდუალურად დაარეგულიროთ დამუშავების პირობები მიზნობრივი პროცესის მიზანთან. ეს ნიშნავს, რომ ულტრაბგერითი ინტენსივობა შეიძლება დარეგულირდეს კონკრეტულ ფორმულირებასთან დაკავშირებით (BNNT-ების ხარისხი, გამხსნელი, მყარი-თხევადი კონცენტრაცია და ა.შ.), რითაც მიიღება ოპტიმალური შედეგები.

ულტრაბგერითი BNNT და BNN დამუშავების აპლიკაციები მოიცავს სრულ დიაპაზონს ორგანზომილებიანი ბორის ნიტრიდის ნანოსტრუქტურების ერთგვაროვანი დისპერსიიდან (2D-BNNs), მათ ფუნქციონალიზაციამდე და მონოფენიანი ექვსკუთხა ბორის ნიტრიდის ქიმიურ აქერცვლამდე. ქვემოთ წარმოგიდგენთ დეტალებს BNNT-ების და BNN-ების ულტრაბგერითი დისპერსიის, ექსფოლიაციისა და ფუნქციონალიზაციის შესახებ.

ბორის ნიტრიდის ნანოტუბების ულტრაბგერითი დისპერსია

როდესაც ბორის ნიტრიდის ნანომილები (BNNTs) გამოიყენება პოლიმერების გასამაგრებლად ან ახალი მასალების სინთეზისთვის, საჭიროა მატრიცაში ერთგვაროვანი და საიმედო დისპერსია. ულტრაბგერითი დისპერსერები ფართოდ გამოიყენება ნანო მასალების, როგორიცაა CNT-ები, მეტალის ნანონაწილაკები, ბირთვის გარსის ნაწილაკები და ნანო ნაწილაკების სხვა ტიპები მეორე ფაზაში დასაშლელად.
ულტრაბგერითი დისპერსია წარმატებით იქნა გამოყენებული BNNT-ების ერთგვაროვნად გაყოფისა და განაწილებისთვის წყალხსნარებში და არაწყლიან ხსნარებში, მათ შორის ეთანოლი, PVP ეთანოლი, TX100 ეთანოლი, ისევე როგორც სხვადასხვა პოლიმერები (მაგ. პოლიურეთანი).
ულტრაბგერითი მომზადებული BNNT დისპერსიის სტაბილიზაციისთვის გავრცელებული სურფაქტანტი არის 1% wt ნატრიუმის დოდეცილ სულფატის (SDS) ხსნარი. მაგალითად, 5 მგ BNNTs ულტრაბგერითი დისპერსიულია ფლაკონში 5 მლ 1% wt. SDS ხსნარი ულტრაბგერითი ზონდის ტიპის დისპერსერის გამოყენებით, როგორიცაა UP200St (26kHz, 200W).

BNNT-ების წყლის დისპერსია ულტრაბგერის გამოყენებით

მათი ძლიერი ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედების და ჰიდროფობიური ზედაპირის გამო, ბორის ნიტრიდის ნანომილები ცუდად იშლება წყალზე დაფუძნებულ ხსნარებში. ამ პრობლემების გადასაჭრელად ჯეონმა და სხვ. (2019) გამოიყენა Pluronic P85 და F127, რომლებსაც აქვთ როგორც ჰიდროფილური ჯგუფები, ასევე ჰიდროფობიური ჯგუფები BNNT-ის ფუნქციონალიზაციისთვის სონიკაციის ქვეშ.

ბორის ნიტრიდის ნანოფურცლების სურფაქტანტის გარეშე ექსფოლაცია სონიკაციის გამოყენებით

Lin et al. (2011) present a clean method of exfoliation and dispersion of hexagonal boron nitride (h-BN). Hexagonal boron nitride is traditionally considered to be insoluble in water. However, they were able to demonstrate that water is effective to exfoliate the layered h-BN structures using ultrasonication, forming “სუფთა” aqueous dispersions of h-BN nanosheets without the use of surfactants or organic functionalization. This ultrasonic exfoliation process produced few-layered h-BN nanosheets as well as monolayered nanosheet and nanoribbon species. Most nanosheets were of reduced lateral sizes, which was attributed to the cutting of parent h-BN sheets induced by the sonication-assisted hydrolysis (corroborated by the ammonia test and spectroscopy results). The ultrasonically induced hydrolysis also promoted the exfoliation of h-BN nanosheets in assistance to the polarity effect of the solvent. The h-BN nanosheets in these “სუფთა” aqueous dispersions exhibited good processability via solution methods retaining their physical characteristics. The dispersed h-BN nanosheets in water also exhibited strong affinity toward proteins such as ferritin, suggesting that the nanosheet surfaces were available for further bio-conjugations.

სონო-მექანიკური დისპერსიის მეთოდი ულტრაბგერითი კავიტაციისა და ათვლის ძალების გამოყენებით არის წმინდა ფიზიკური შერწყმის მიდგომა, რომელიც დადასტურებულია, რომ შეუძლია BNNT-ების დაშლა და ცალკეული BNNT-ების სტაბილიზაცია მათი მთლიანობისა და შინაგანი თვისებების შენარჩუნებისას. შესაბამისი ულტრაბგერითი ენერგიის (Ws/mL) გამოყენებით, ანუ მორგებული ამპლიტუდისა და გაჟღერების ხანგრძლივობის გამოყენებით, ულტრაბგერითი დისპერსიას შეუძლია BNNTS ერთგვაროვნად დაშლა და დაშლა. უფრო მაღალი ამპლიტუდა და უფრო გრძელი ჟღერადობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას, თუ ბორის ნიტრიდის ნანომილების სიგრძე უნდა შემცირდეს. წაიკითხეთ მეტი ულტრაბგერითი ზომის შემცირებისა და BNNT-ების სიგრძის ჭრის შესახებ შემდეგ ნაწილში.

ბორის ნიტრიდის ნანომილების ულტრაბგერითი ზომის შემცირება და ჭრა

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.

მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი BNNT დამუშავებისთვის

Hielscher ულტრაბგერითი აპარატების ჭკვიანი ფუნქციები შექმნილია საიმედო მუშაობის, გამეორებადი შედეგებისა და მომხმარებლის კეთილგანწყობის უზრუნველსაყოფად. ოპერაციულ პარამეტრებზე ადვილად წვდომა და აკრეფა შესაძლებელია ინტუიციური მენიუს საშუალებით, რომლის წვდომა შესაძლებელია ციფრული ფერადი სენსორული დისპლეით და ბრაუზერის დისტანციური მართვის საშუალებით. ამიტომ, დამუშავების ყველა პირობა, როგორიცაა წმინდა ენერგია, მთლიანი ენერგია, ამპლიტუდა, დრო, წნევა და ტემპერატურა ავტომატურად ჩაიწერება ჩაშენებულ SD ბარათზე. ეს საშუალებას გაძლევთ გადახედოთ და შეადაროთ წინა სონიკაციის გაშვებები და ოპტიმიზაცია მოახდინოთ ბორის ნიტრიდის ნანომილაკების და ნანომასალების აქერცვლასა და დისპერსიის პროცესის მაღალ ეფექტურობამდე.
Hielscher Ultrasonics სისტემები გამოიყენება მთელ მსოფლიოში მაღალი ხარისხის BNNT-ების წარმოებისთვის. Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითებს შეუძლიათ ადვილად აწარმოონ მაღალი ამპლიტუდები უწყვეტ ოპერაციაში (24/7/365). 200 μm-მდე ამპლიტუდები ადვილად შეიძლება მუდმივად წარმოიქმნას სტანდარტული სონოტროდებით (ულტრაბგერითი ზონდები? რქები). კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. მათი გამძლეობისა და დაბალი მოვლის გამო, ჩვენი ულტრაბგერითი აქერცვლა და დისპერსიული სისტემები ჩვეულებრივ დამონტაჟებულია მძიმე სამუშაო აპლიკაციებისთვის და მომთხოვნ გარემოში.
Hielscher Ultrasonics’ სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები.
Hielscher-ის ულტრაბგერითი პროცესორები ბორის ნიტრიდის ნანომილების, აგრეთვე CNT-ების და გრაფენის დისპერსიისა და ექსფოლიაციისთვის უკვე დამონტაჟებულია მთელ მსოფლიოში კომერციული მასშტაბით. დაგვიკავშირდით ახლა თქვენი BNNT წარმოების პროცესის განსახილველად! ჩვენი გამოცდილი პერსონალი სიამოვნებით გაგიზიარებთ დამატებით ინფორმაციას აქერცვლის პროცესის, ულტრაბგერითი სისტემებისა და ფასების შესახებ!
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს: