როგორ დაარბიოთ ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები ინდივიდუალურად

ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები (SWNTs ან SWCNTs) აქვთ უნიკალური მახასიათებლები, მაგრამ მათი გამოხატვისთვის ისინი ინდივიდუალურად უნდა იყოს გაფანტული. ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილების განსაკუთრებული მახასიათებლების სრულად გამოსაყენებლად, მილები ყველაზე სრულად უნდა გაიხსნას. SWNT-ები, ისევე როგორც სხვა ნანონაწილაკები, ავლენენ ძალიან მაღალ მიზიდულობის ძალებს, ამიტომ საჭიროა ძლიერი და ეფექტური ტექნიკა საიმედო დეაგლომერაციისა და დისპერსიისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვეულებრივი შერევის ტექნიკა არ იძლევა იმ ინტენსივობას, რომელიც საჭიროა SWNT-ების გაფუჭებისთვის მათი დაზიანების გარეშე, მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი დადასტურებულია SWCNT-ების გაფუჭებისა და დაშლის მიზნით. ულტრაბგერითი წარმოქმნილი კავიტაციური ათვლის ძალები საკმარისად ძლიერია შემაკავშირებელ ძალების დასაძლევად, ხოლო ულტრაბგერითი ინტენსივობა შეიძლება ზუსტად დარეგულირდეს SWCNT-ების დაზიანების თავიდან ასაცილებლად.

პრობლემა:

ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები (SWCNT) განსხვავდება მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილებისაგან (MWNTs/MWCNTs) მათი ელექტრული თვისებებით. SWCNT-ების დიაპაზონი შეიძლება იცვლებოდეს ნულიდან 2 ევ-მდე და მათი ელექტრული გამტარობა ახასიათებს მეტალის ან ნახევარგამტარულ ქცევას. ვინაიდან ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები ძალზე შეკრულია, SWCNT-ების დამუშავების ერთ-ერთი მთავარი დაბრკოლება არის მილების თანდაყოლილი უხსნადობა ორგანულ გამხსნელებში ან წყალში. SWCNT-ების სრული პოტენციალის გამოსაყენებლად საჭიროა მილების მარტივი, საიმედო და მასშტაბური დეაგლომერაციის პროცესი. განსაკუთრებით, CNT გვერდითი კედლების ან ღია ბოლოების ფუნქციონალიზაცია SWCNT-ებსა და ორგანულ გამხსნელებს შორის შესაფერისი ინტერფეისის შესაქმნელად იწვევს მხოლოდ SWCNT-ების ნაწილობრივ აქერცვლას. ამიტომ, SWCNT-ები ძირითადად დაშლილია როგორც ჩალიჩები, ვიდრე ცალკეული დეაგლომერირებული თოკები. თუ დისპერსიის დროს მდგომარეობა ძალიან მკაცრია, SWCNT-ები შემცირდება 80-დან 200 ნმ-მდე სიგრძემდე. პრაქტიკული გამოყენების უმრავლესობისთვის, ანუ ნახევარგამტარული ან გამაძლიერებელი SWCNT-ებისთვის, ეს სიგრძე ძალიან მცირეა.

გამოსავალი:

ულტრაბგერითი ნახშირბადის ნანომილაკების დაშლისა და დეაგლომერაციის ძალიან ეფექტური მეთოდია, რადგან მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღები წარმოქმნის კავიტაციას სითხეებში. თხევად მედიაში გავრცელებული ხმის ტალღები იწვევს მაღალი წნევის (შეკუმშვის) და დაბალი წნევის (იშვიათობის) ციკლების მონაცვლეობას, სიხშირეები დამოკიდებულია სიხშირეზე. დაბალი წნევის ციკლის დროს, მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღები ქმნიან პატარა ვაკუუმურ ბუშტებს ან სიცარიელეს სითხეში. როდესაც ბუშტები აღწევენ მოცულობას, რომლითაც ისინი ვეღარ შთანთქავენ ენერგიას, ისინი ძალად იშლება მაღალი წნევის ციკლის დროს. ამ ფენომენს კავიტაცია ეწოდება. აფეთქების დროს ადგილობრივად მიიღწევა ძალიან მაღალი ტემპერატურა (დაახლოებით 5000K) და წნევა (დაახლოებით 2000ატმ). კავიტაციის ბუშტის აფეთქება ასევე იწვევს სითხის ჭავლებს 280 მ/წმ-მდე სიჩქარით. ეს თხევადი ჭავლური ნაკადები წარმოიქმნება ულტრაბგერითი კავიტაცია, გადალახავს შემაკავშირებელ ძალებს ნახშირბადის ნანომილებს შორის და, შესაბამისად, ნანომილები ხდება დეაგლომერაცია. რბილი, კონტროლირებადი ულტრაბგერითი მკურნალობა არის შესაბამისი მეთოდი დისპერსიული SWCNT-ების მაღალი სიგრძის ზედაპირულად სტაბილიზირებული სუსპენზიების შესაქმნელად. SWCNT-ების კონტროლირებადი წარმოებისთვის, Hielscher-ის ულტრაბგერითი პროცესორები იძლევა ულტრაბგერითი პარამეტრების ფართო სპექტრის მუშაობის საშუალებას. ულტრაბგერითი ამპლიტუდა, თხევადი წნევა და თხევადი შემადგენლობა შეიძლება განსხვავდებოდეს, შესაბამისად, კონკრეტული მასალისა და პროცესის მიხედვით. ეს გთავაზობთ კორექტირების ცვლად შესაძლებლობებს, როგორიცაა

• sonotrode ამპლიტუდები მდე 170 მიკრონი
• სითხის წნევა 10 ბარამდე
• სითხის ნაკადის სიჩქარე 15 ლ/წთ-მდე (პროცესის მიხედვით)
• სითხის ტემპერატურა 80 გრადუსამდე (სხვა ტემპერატურა მოთხოვნით)
• მასალის სიბლანტე 100000 cp-მდე

 

გარდა ამისა, ულტრაბგერითი, როგორც პოლიმერის დახმარებით გაწმენდის მეთოდი საშუალებას იძლევა ეფექტურად ამოიღონ მინარევები ზრდასრული SWCNT-ებიდან. რთულია SWCNT-ების ქიმიური მოდიფიკაციის შესწავლა მოლეკულურ დონეზე, რადგან ძნელია სუფთა SWNT-ების მიღება. როგორც ზრდასრული SWCNTs შეიცავს ბევრ მინარევებს, როგორიცაა ლითონის ნაწილაკები და ამორფული ნახშირბადები. SWCNT-ების ულტრაბგერითი დამუშავება პოლი(მეთილ მეთაკრილატის) PMMA-ს მონოქლორბენზოლის (MCB) ხსნარში, რასაც მოჰყვება ფილტრაცია არის ეფექტური გზა SWCNT-ების გასაწმენდად. პოლიმერის დახმარებით გაწმენდის ეს მეთოდი საშუალებას გაძლევთ ეფექტურად ამოიღოთ მინარევები მოყვანილი SWCNT-ებიდან. ულტრაბგერითი ამპლიტუდის ზუსტი კონტროლი საშუალებას გაძლევთ თავიდან აიცილოთ ან შეზღუდოთ SWCNT-ების დაზიანება.

ულტრაბგერითი მოწყობილობა

Hielscher გთავაზობთ მაღალ შესრულებას ულტრაბგერითი პროცესორები ყოველი მოცულობის გახმოვანებისთვის. ულტრაბგერითი მოწყობილობები 50 ვატიდან 16000 ვატამდე, რომლებიც შეიძლება დამონტაჟდეს კლასტერებში, საშუალებას გაძლევთ იპოვოთ შესაბამისი ულტრაბგერითი თითოეული განაცხადისთვის, როგორც ლაბორატორიაში, ასევე ინდუსტრიაში. ნანომილების დახვეწილი დისპერსიისთვის რეკომენდებულია უწყვეტი სონიკირება. Hielscher-ის ნაკადის უჯრედების გამოყენებით შესაძლებელი ხდება CNT-ების დაშლა ამაღლებული სიბლანტის სითხეებში, როგორიცაა პოლიმერები, მაღალი სიბლანტის დნობები და თერმოპლასტიკები.

დააწკაპუნეთ აქ, რომ წაიკითხოთ მეტი ნანომილების დისპერსიისა და მოდიფიკაციის შესახებ მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით!