Ultrasonic Dispersing of Carbon Nanotubes (CNT)
탄소 나노튜브는 강하고 유연하지만 매우 응집력이 있습니다. 그들은 물, 에탄올, 오일, 폴리머 또는 에폭시 수지와 같은 액체로 분산되기 어렵습니다. 초음파는 이산을 얻는 효과적인 방법입니다. – 단일 분산 – 탄소 나노튜브.
탄소 나노튜브(CNT)는 접착제, 코팅 및 폴리머에 사용되며 전기 장비 및 정전기 도장 가능한 자동차 차체 패널의 정전기를 분산시키기 위해 플라스틱의 전기 전도성 충전재로 사용됩니다. 나노튜브를 사용하여 폴리머는 온도, 가혹한 화학 물질, 부식성 환경, 극한의 압력 및 마모에 대해 더 잘 견딜 수 있습니다. 탄소 나노튜브에는 단일벽 나노튜브(SWNT)와 다중벽 나노튜브(MWNT)의 두 가지 범주가 있습니다.
산업용 초음파 균질화기 UIP1500hdT 탄소나노튜브(CNT) 및 기타 나노물질을 분산시키기 위해.
탄소 나노튜브는 일반적으로 다음과 같은 회사에서 건조 물질로 사용할 수 있습니다. SES 리서치 또는 CNT Co., Ltd. 나노튜브를 최대의 잠재력으로 활용하기 위해 deagglomeration을 위한 간단하고 신뢰할 수 있으며 확장 가능한 공정이 필요합니다. 최대 100,000cP의 액체의 경우 초음파는 나노튜브를 저농도 또는 고농도의 물, 기름 또는 폴리머에 분산시키는 데 매우 효과적인 기술입니다. 에서 발생하는 액체 제트 스트림 초음파 캐비테이션, 나노튜브 사이의 결합력을 극복하고 튜브를 분리합니다. 초음파로 생성된 전단력과 미세 난류로 인해 초음파는 나노튜브의 표면 코팅 및 다른 물질과의 화학 반응에도 도움이 될 수 있습니다.
일반적으로 굵은 나노튜브 분산액은 먼저 표준 교반기에 의해 사전 혼합된 다음 초음파 플로우 셀 반응기에서 균질화됩니다. 아래 비디오는 실험실 시험 ( 를 사용한 배치 초음파 처리 업400S) 다중벽 탄소나노튜브를 저농도의 물에 분산시킨다. 탄소의 화학적 성질 때문에 물에서 나노튜브의 분산 거동은 다소 어렵습니다. 비디오에서 볼 수 있듯이 초음파가 나노 튜브를 효과적으로 분산 할 수 있음을 쉽게 입증 할 수 있습니다.
프로브 형 초음파를 사용하여 경화제에 분산 된 다양한 나노 필러의 비교 : (a) 0.5 wt % 탄소 나노 섬유 (CNF); (b) 0.5 wt% CNToxid; (c) 0.5 중량% 탄소나노튜브(CNT); (d) 0.5wt% CNT 반분산.
연구 및 사진: ©Zanghellini et al., 2021
길이가 긴 개별 SWNT의 분산
SWNT의 처리 및 조작에 대한 주요 문제는 일반적인 유기 용매 및 물에서 튜브의 고유한 불용성입니다. SWNT와 용매 사이에 적절한 인터페이스를 만들기 위해 나노튜브 측벽 또는 개방형 끝단을 기능화하는 것은 대부분 SWNT 로프의 부분적인 박리로 이어집니다.
결과적으로 SWNT는 일반적으로 완전히 격리된 개별 개체가 아닌 번들로 분산됩니다. 분산 중에 너무 가혹한 조건이 적용되면 SWNT는 80nm에서 200nm 사이의 길이로 짧아집니다. 이것은 특정 테스트에 유용하지만 이 길이는 반도체 또는 강화 SWNT와 같은 대부분의 실제 응용 분야에는 너무 작습니다. 통제된 가벼운 초음파 처리(예: UP200Ht(40mm 소노트로드 포함))는 긴 개별 SWNT의 수성 분산액을 준비하는 효과적인 절차입니다. 온화한 초음파 처리 시퀀스는 단축을 최소화하고 구조적 및 전자적 특성을 최대한 보존 할 수 있습니다.
고분자 보조 초음파에 의한 SWNT 정제
순수한 SWNT를 얻기 어렵기 때문에 분자 수준에서 SWNT의 화학적 변형을 연구하는 것은 어렵습니다. 성장한 SWNT에는 금속 입자 및 비정질 탄소와 같은 많은 불순물이 포함되어 있습니다. 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트) PMMA의 모노 클로로 벤젠 (MCB) 용액에서 SWNT의 초음파를 처리 한 후 여과하는 것이 SWNT를 정제하는 효과적인 방법입니다. 이 폴리머 보조 정제 방법을 사용하면 성장한 SWNT에서 불순물을 효과적으로 제거할 수 있습니다. (유다사카 외) 초음파 진폭의 정확한 제어는 SWNT에 대한 손상을 제한 할 수 있습니다.
힐셔스 광범위한 초음파 장치 그리고 nanotubes의 능률적인 이산을 위한 부속품.
- 소형 실험실 장치 최대 400 와트 초음파 전력 최대 2리터의 더 작은 부피로 분산하기 위해
- UIP500hdt 님, UIP1000hdt 그리고 UIP1500hdT 님 더 많은 양을 처리할 수 있는 초음파 프로세서입니다.
- 초음파 시스템 2kW(UIP2000hdT) 그리고 4kW(UIP4000hdT) 탄소 나노 튜브의 생산 규모 분산에 사용할 수 있습니다. 이 UIP10000 (10 킬로와트) and the UIP16000 (16 킬로와트) 탄소 나노튜브의 대규모 가공을 위해 여러 개별 단위의 클러스터로 사용할 수 있습니다.”
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문학
- 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.
