Hielscher 초음파 기술

탄소 나노 튜브 (CNT)의 초음파 분산

Carbonnanotubes는 강력하고 유연하지만 매우 응집력이 있습니다. 그들은 물, 에탄올, 오일, 폴리머 또는 에폭시 수지와 같은 액체에 분산되기 어렵습니다. 초음파는 이산 (discrete)을 얻는 효과적인 방법입니다. – 단 분산 – 탄소 나노 튜브.

Carbonnanotubes (CNT)는 접착제, 코팅 및 폴리머 및 플라스틱의 전기 전도성 충진재로 사용되어 전기 장비 및 정전기 페인트 자동차 자동차 패널의 정전기를 분산시킵니다. 나노 튜브의 사용으로 고분자는 온도, 거친 화학 물질, 부식성 환경, 극단적 인 압력 및 마모에 대한 내성을 높일 수 있습니다. 단일 벽 나노 튜브 (SWNT)와 다중 벽 나노 튜브 (MWNT)의 두 가지 카테고리의 탄소 나노 튜브가 있습니다.

초음파 처리는 탄소 나노 튜브를 물 또는 유기 용매에 분산시키는 간단하고 효과적인 방법입니다.Carbonnanotubes는 일반적으로 건조 물질로 이용할 수 있습니다. 예 : SES 리서치 또는 CNT 주식회사 나노튜브를 최대한 활용하기 위해서는 대굴로이하기를 위한 간단하고 안정적이며 확장 가능한 공정이 필요합니다. 최대 100,000cP 초음파의 액체의 경우 물, 오일 또는 폴리머에서 저농도 또는 고농도의 나노 튜브를 분산시키는 데 매우 효과적인 기술입니다. 액체 제트 스트림은 초음파 캐비테이션, 나노 튜브 사이의 결합력을 극복하고 튜브를 분리합니다. 초음파로 생성 된 전단력과 미세 난기류로 인해 초음파는 나노 튜브와 다른 물질의 표면 코팅 및 화학 반응을 도울 수 있습니다.

Ultrasonication은 물이나 유기 용제에서 carbonnanotubes를 풀다하는 효과적인 절차입니다.일반적으로, 거친 나노튜브-분산은 먼저 표준 교반기에 의해 미리 혼합된 다음 초음파 유동 세포 반응기에서 균질화된다. 아래 비디오 (시작 이미지를 클릭!) 실험실 시험을 보여줍니다 (배치 초음파 처리 를 사용하여 UP400S) 다중 벽 탄소 나노 튜브를 저농도의 물에 분산시켰다. 탄소의 화학적 성질 때문에 나노 튜브의 물에서의 분산 거동은 다소 어렵습니다. 비디오에서 볼 수 있듯이, ultrasonication이 효과적으로 나노 튜브를 분산시킬 수 있다는 것이 쉽게 증명 될 수 있습니다.

높은 길이의 개별 SWNT의 분산

SWNT의 처리 및 조작에 대한 주요 문제점은 일반적인 유기 용제 및 물에서의 튜브의 고유 불용성이다. SWNT와 용매 사이의 적절한 계면을 만들기위한 나노 튜브 측벽 또는 개방 단부의 기능화는 대부분 SWNT 로프의 부분적인 박리를 유도한다.
결과적으로, SWNT는 일반적으로 완전히 격리 된 개별 물체가 아니라 번들 형태로 분산됩니다. 너무 거친 조건이 분산 중에 사용되면, SWNT는 80 내지 200nm 길이로 단축된다. 이것은 특정 테스트에 유용하지만 반도체 또는 보강 용 SWNT와 같은 대부분의 실제 응용 분야에서는이 길이가 너무 작습니다. 제어되고 약한 초음파 치료 (예 : 40mm sonotrode와 UP200Ht)은 긴 개별 SWNT의 수성 분산액을 제조하는 효과적인 절차이다. 온화한 초음파 처리로 짧은 시간을 최소화하고 구조 및 전자 특성을 최대한 보존 할 수 있습니다.

폴리머 보조 초음파에 의한 SWNT 의 정화

순수 SWNT를 얻기가 어렵 기 때문에 분자 수준에서 SWNT의 화학적 변형을 연구하는 것은 어렵습니다. As- 성장 된 SWNT는 금속 입자 및 비정질 탄소와 같은 많은 불순물을 함유한다. 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트) PMMA의 모노 클로로 벤젠 (MCB) 용액에서의 SWNT의 초음파 처리는 SWNT를 정화하는 효과적인 방법이다. 이 폴리머 보조 정제 방법은 as-grown SWNT로부터 불순물을 효과적으로 제거 할 수있게 해줍니다. (Yudasaka et al.) 초음파 진폭의 정확한 제어는 SWNT의 손상을 제한 할 수 있습니다.

Hielscher a 초음파 장치의 범위 및 나노 튜브의 효율적인 분산을위한 액세서리.

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문학

Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001) : Ultrasonication을 이용한 유기 재료로 단층 Crabon 나노 튜브를 화학적으로 반응시키는 간단한 방법; in Nano Letters, Vol. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.

Yudasaka, M .; Zhang, M .; Jabs, C .; Iijima, S. (2000) : Appl. Phys. A 2000, 71, 449.

Paredes, JI, Burghard, M. (2004) : 높은 길이의 개별 단일 벽 탄소 나노 튜브의 분산, Langmuir, Vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.