Bornitrid-Nanoréier – duerch Ultraschallbehandlung exfoliéiert an dispergéiert

Ultraschallbehandlung gëtt erfollegräich fir d’Veraarbechtung an d’Dispersioun vu Bornitrid-Nanoréier (BNNTs) agesat. Ultraschallbehandlung mat héijer Intensitéit suergt fir eng homogen Entflechtung a Verdeelung a verschiddene Léisungen an ass domat eng entscheedend Veraarbechtungstechnik, fir BNNTs a Léisungen a Matricen anzebannen.

Ultraschallveraarbechtung vu Bornitrid-Nanoréier

Fir Bornitrid-Nanoréier (BNNTs) oder Bornitrid-Nanostrukturen (BNNs) wéi Nanoblieder an Nanobänner a flësseg Léisungen oder polymer Matricen anzebannen, ass eng effizient an zouverlässeg Dispersiounstechnik néideg. D’Ultraschalldispersioun liwwert déi néideg Energie, fir Bornitrid-Nanoréier a Bornitrid-Nanostrukture mat héijer Effizienz ze exfoliéieren, ze entflechten, ze dispergéieren an ze funktionaliséieren. Déi präzis steierbar Veraarbechtungsparametere vum Ultraschall mat héijer Intensitéit (d. h. Energie, Amplitud, Zäit, Temperatur an Drock) erlaben et, d’Veraarbechtungsbedingungen individuell un dat ugestrieft Prozesszil unzepassen. Dat bedeit, datt d’Ultraschallintensitéit un déi spezifesch Formuléierung (Qualitéit vun de BNNTs, Léisungsmëttel, Feststoff-Flëssegkeetskonzentratioun asw.) ugepasst ka ginn, fir esou optimal Resultater ze erreechen.

D’Uwendunge vun der Ultraschallveraarbechtung vu BNNTs a BNNs decken déi ganz Bandbreet of, vun der homogener Dispersioun vun zweedimensionale Bornitrid-Nanostrukturen (2D-BNNs) bis zu hirer Funktionaliséierung an der cheemescher Exfoliatioun vun eenlagegem hexagonalem Bornitrid. Hei drënner stelle mir d’Detailer vun der Ultraschalldispersioun, der Exfoliatioun an der Funktionaliséierung vu BNNTs a BNNs vir.

Ultraschalldispersioun vu Bornitrid-Nanoréier

Wa Bornitrid-Nanoréier (BNNTs) benotzt ginn, fir Polymeren ze verstäerken oder nei Materialien ze synthetiséieren, ass eng gläichméisseg an zouverlässeg Dispersioun an d’Matrix néideg. Ultraschalldispergéierapparater gi breet agesat, fir Nanomaterialie wéi CNTs, metallesch Nanopartikelen, Kär-Schuel-Partikelen an aner Zorte vun Nanopartikelen an enger zweeter Phas ze dispergéieren.
D’Ultraschalldispersioun gouf erfollegräich agesat, fir BNNTs a wässerlechen an net-wässerleche Léisungen, dorënner Ethanol, PVP-Ethanol an TX100-Ethanol, souwéi a verschiddene Polymeren (z. B. Polyurethan) ze entflechten a gläichméisseg ze verdeelen.
En heefeg benotzten Tensid fir d’Stabiliséierung vun enger duerch Ultraschall preparéierter BNNT-Dispersioun ass eng 1%wt Natriumdodecylsulfat-Léisung (SDS). Zum Beispill gi 5 mg BNNTs an engem Fläschche mat 5 mL vun enger 1%wt. SDS-Léisung mat engem Ultraschalldispergéierapparat mat Sond wéi dem UP200St (26kHz, 200W).

Wässerlech Dispersioun vu BNNTs mat Ultraschall

Wéinst hire staarke Van-der-Waals-Wiesselwierkungen an hirer hydrophober Uewerfläch loosse sech Bornitrid-Nanoréier nëmme schlecht a Léisungen op Waasserbasis dispergéieren. Fir dës Problemer ze léisen, hunn Jeon et al. (2019) Pluronic P85 an F127 benotzt, déi souwuel hydrophil wéi och hydrophob Gruppen hunn, fir BNNT ënner Ultraschallbehandlung ze funktionaliséieren.

Tensidfräi Exfoliatioun vu Bornitrid-Nanoblieder duerch Ultraschallbehandlung

Lin et al. (2011) presentéieren eng propper Method fir d’Exfoliatioun an d’Dispersioun vun hexagonalem Bornitrid (h-BN). Hexagonaalt Bornitrid gëtt traditionell als onléislech am Waasser ugesinn. Si konnten awer weisen, datt Waasser effektiv ass, fir déi geschichten h-BN-Strukture mat Ultraschall ze exfoliéieren, woubäi „propper“ wässerlech Dispersioune vun h-BN-Nanoblieder entstinn, ouni datt Tensiden oder eng organesch Funktionaliséierung agesat ginn. Dësen Ultraschallexfoliatiounsprozess huet h-BN-Nanoblieder mat wéinege Schichten souwéi einschichteg Nanoblat- an Nanobandforme produzéiert. Déi meescht Nanoblieder haten eng reduzéiert lateral Gréisst, wat op d’Schneide vun den ursprénglechen h-BN-Blieder duerch d’ultraschallënnerstëtzt Hydrolys zeréckgefouert gouf (duerch den Ammoniaktest an d’Spektroskopieresultater bestätegt). Déi duerch Ultraschall induzéiert Hydrolys huet och d’Exfoliatioun vun den h-BN-Nanoblieder gefërdert, andeems si de Polaritéitseffekt vum Léisungsmëttel ënnerstëtzt huet. D’h-BN-Nanoblieder an dëse „propperen“ wässerlechen Dispersioune konnte mat léisungsbaséierte Methode gutt verschafft ginn, woubäi hir physikalesch Eegenschaften erhale bliwwe sinn. Déi am Waasser dispergéiert h-BN-Nanoblieder hunn och eng staark Affinitéit zu Proteinne wéi Ferritin gewisen, wat drop hindeit, datt d’Uewerfläche vun den Nanoblieder fir weider Biokonjugatioune verfügbar waren.

Déi sonomechanesch Dispersiounsmethod mat Ultraschallkavitatioun a Schéierkräften ass e reng physikalesche Mëschusaz, dee noweislech Bündele vu BNNTs opléisen an eenzel BNNTs stabiliséiere kann, wärend hir Integritéit an hir intrinsesch Eegenschaften erhale bleiwen. Duerch den Asaz vu gëeegenter Ultraschallenergie (Ws/mL), dat heescht mat ugepasster Amplitud an Dauer vun der Ultraschallbehandlung, kann d’Ultraschalldispersioun BNNTS entflechten a gläichméisseg dispergéieren. Méi héich Amplituden an eng méi laang Ultraschallbehandlung kënnen agesat ginn, wann d’Längt vun de Bornitridnanoréier reduzéiert soll ginn. Liest an der nächster Rubrik méi iwwer d’Gréisstreduktioun an d’Kierze vu BNNTs duerch Ultraschall.

Gréisstreduktioun a Schneide vu Bornitridnanoréier mat Ultraschall

D’Längt vu Bornitridnanoréier spillt eng entscheedend Roll bei der uschléissender Verschaffung vu BNNTs zu Polymeren an anere funktionaliséierte Materialien. Dofir ass et eng wichteg Tatsaach, datt d’Ultraschallbehandlung vun de BNNTs an engem Léisungsmëttel net nëmmen eenzel BNNTs vunenee trenne konnt, mee och d’BNNTs mat Bambusstruktur ënner kontrolléierte Konditioune kierze konnt. Bei der Preparatioun vu Kompositmaterialien ass d’Warscheinlechkeet, datt déi gekierzt BNNTs Bündele bilden, vill méi kleng. Lee et al. (2012) hu gewisen, datt d’Längte vu funktionaliséierte BNNTs duerch Ultraschall effizient vu >10µm op ∼500nm verkierzt kënne ginn. Hir Experimenter deiten drop hin, datt eng effektiv Ultraschalldispersioun vu BNNT an enger Léisung fir esou eng Gréisstreduktioun an esou e Schneide vu BNNTs néideg ass.

Héichleeschtungsultraschallapparater fir d’Verschaffung vu BNNTs

Déi intelligent Funktioune vun den Ultraschallapparater vun Hielscher sinn esou entwéckelt, datt si en zouverlässege Betrib, reproduzéierbar Resultater a Benotzerfrëndlechkeet garantéieren. D’Betribsastellunge kënnen einfach iwwer en intuitive Menü opgeruff an agestallt ginn, deen iwwer en digitale Faarftouchscreen an eng Fernsteierung iwwer de Browser zougänglech ass. Dofir ginn all Veraarbechtungsbedéngunge wéi Nettoenergie, Gesamtenergie, Amplitud, Zäit, Drock an Temperatur automatesch op enger agebauter SD-Kaart gespäichert. Dëst erlaabt Iech, fréier Ultraschallbehandlungen ze iwwerpréiwen an ze vergläichen an den Exfoliatiouns- an Dispersiounsprozess vu Bornitrid-Nanoréier an Nanomaterialien op déi héchst Effizienz ze optiméieren.
D’Systemer vun Hielscher Ultrasonics gi weltwäit fir d’Hierstellung vu qualitativ héichwäertege BNNTs agesat. D’industriell Ultraschallapparater vun Hielscher kënne problemlos mat héijen Amplituden am Dauerbetrib (24/7/365) schaffen. Amplitude vu bis zu 200µm kënne problemlos kontinuéierlech mat Standardsonotroden (Ultraschallsonden / -hornen) generéiert ginn. Fir nach méi héich Amplitude si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel. Wéinst hirer Robustheet an hirem gerénge Wartungsbedarf ginn eis Ultraschallsystemer fir Exfoliatioun an Dispersioun dacks fir Uwendunge mat héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld installéiert.
Déi industriell Ultraschallprozessoren vun Hielscher Ultrasonics kënne ganz héich Amplitude liwweren. Amplitude vu bis zu 200µm kënne problemlos kontinuéierlech am 24/7-Betrib agesat ginn. Fir nach méi héich Amplitude si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel.
Ultraschallprozessoren vun Hielscher fir d’Dispersioun an d’Exfoliatioun vu Bornitrid-Nanoréier souwéi vu CNTs a Graphen si scho weltwäit a kommerziellem Moossstaf installéiert. Kontaktéiert eis elo, fir Äre Prozess fir d’Hierstellung vu BNNTs ze diskutéieren! Eis Mataarbechter mat hirer laangjäreger Erfarung ginn Iech gär weider Informatiounen iwwer den Exfoliatiounsprozess, Ultraschallsystemer a Präisser!
D’Tabell hei drënner gëtt Iech en Unhaltspunkt iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater: