Bornitrid Nanotubes – Exfoliéiert a verspreet mat Sonication
Ultrasonication ass erfollegräich fir d'Veraarbechtung an d'Dispersioun vu Bornitrid Nanotubes (BNNTs) applizéiert. Héich-Intensitéit Sonication bitt homogen Detangling a Verdeelung a verschiddene Léisungen an ass domat eng entscheedend Veraarbechtungstechnik fir BNNTs a Léisungen a Matrixen ze integréieren.
Ultraschallveraarbechtung vu Bornitrid Nanotubes
Fir Bornnitrid Nanotubes (BNNTs) oder Bornitrid Nanostrukturen (BNNs) wéi Nanosheets an Nanoribbons a flësseg Léisungen oder polymeresch Matrixen ze integréieren, ass eng effizient an zouverlässeg Dispersiounstechnik erfuerderlech. Ultrasonic Dispersioun liwwert déi erfuerderlech Energie fir d'Exfoliatioun, d'Entanglen, d'Verbreedung an d'Funktionaliséierung vun Bornitrid Nanotubes a Bornitrid Nanostrukture mat héijer Effizienz ze maachen. Déi präzis kontrolléierbar Veraarbechtungsparameter vum Ultraschall mat héijer Intensitéit (dh Energie, Amplitude, Zäit, Temperatur an Drock) erlaaben d'Veraarbechtungsbedéngungen individuell un de gezielte Prozessziel unzepassen. Dëst bedeit datt d'Ultraschallintensitéit a Bezuch op d'spezifesch Formuléierung ugepasst ka ginn (Qualitéit vu BNNTs, Léisungsmëttel, Fest-Flësseg Konzentratioun etc.), an doduerch optimal Resultater kritt.
Ultrasonic Wee fir Bornitrid Nanocups ze synthetiséieren
(Studie a Grafik: Yu et al. 2012)
D'Applikatioune vun der Ultraschall-BNNT- a BNN-Veraarbechtung bedecken déi ganz Palette vun der homogener Dispersioun vun zweedimensionalen Bornitrid-Nanostrukturen (2D-BNNs), op hir Funktionaliséierung a chemesch Exfoliatioun vum Mono-Schicht sechseckegen Bornitrid. Drënner presentéiere mir d'Detailer iwwer Ultraschalldispersioun, Peeling a Funktionaliséierung vu BNNTs a BNNs.
Installatioun vun Ultraschallverdeeler (2x UIP1000hdT) fir d'Veraarbechtung vu Bornitrid Nanotubes op industrieller Skala
Ultrasonic Dispersioun vu Bornitrid Nanotubes
Wann Bornnitrid Nanotubes (BNNTs) benotzt gi fir Polymeren ze verstäerken oder nei Materialien ze synthetiséieren, ass eng eenheetlech an zouverlässeg Dispersioun an d'Matrix erfuerderlech. Ultrasonic Disperger gi wäit benotzt fir Nanomaterialien wéi CNTs, metallesch Nanopartikelen, Kär-Shell-Partikelen an aner Aarte vun Nano-Partikelen an eng zweet Phas ze verdeelen.
Ultrasonic Dispersioun gouf erfollegräich applizéiert fir BNNTs eenheetlech an wässerlechen an net-wässerleche Léisungen z'entdecken an ze verdeelen, dorënner Ethanol, PVP Ethanol, TX100 Ethanol wéi och verschidde Polymere (zB Polyurethan).
Eng allgemeng benotzt Surfaktant fir eng ultraschall preparéiert BNNT Dispersioun ze stabiliséieren ass eng 1% wt Natriumdodecylsulfat (SDS) Léisung. Zum Beispill, 5 mg BNNTs ginn ultraschall an enger Fläsch mat 5 ml vun 1% wt verspreet. SDS Léisung mat engem Ultraschallsonde-Typ Disperger wéi den UP200St (26kHz, 200W).
Waasser Dispersioun vu BNNTs mat Ultraschall
Wéinst hirer staarker Van der Waals Interaktiounen a hydrophobe Uewerfläch sinn Bornitrid Nanotubes schlecht dispersibel a Waasserbaséiert Léisungen. Fir dës Problemer ze léisen, Jeon et al. (2019) benotzt Pluronic P85 a F127, déi souwuel hydrophile Gruppen wéi och hydrophobe Gruppen hunn fir BNNT ënner Sonikatioun ze funktionéieren.
SEM Biller vu verkierzte BNNTs no verschiddene Sonikatiounsdauer. Wéi gewisen, ginn d'Längt vun dëse BNNTs erof mat der Erhéijung vun der kumulativer Sonikatiounsdauer.
(Etude a Bild: Lee et al. 2012)
Surfaktant-gratis Exfoliatioun vu Bor-Nitrid Nanosheets mat Hëllef vu Sonication
Lin et al. (2011) presentéieren eng propper Method fir Peeling an Dispersioun vu sechseckegen Bornitrid (h-BN). Hexagonal Bornitrid gëtt traditionell als onlöslech am Waasser ugesinn. Wéi och ëmmer, si konnten beweisen datt Waasser effektiv ass fir d'Schicht h-BN Strukturen mat Ultraschall ze exfoliéieren, "propper" wässerlech Dispersiounen vun h-BN Nanosheeten ze bilden ouni d'Benotzung vun Surfaktanten oder organescher Funktionaliséierung. Dësen Ultraschall Exfoliatiounsprozess huet e puer Schichten h-BN Nanosheeten produzéiert, souwéi monolayered Nanosheet an Nanoribbon Arten. Déi meescht Nanoplacke ware vu reduzéierten lateralen Gréissten, wat zum Ausschneiden vun Elteren h-BN Blieder zougeschriwwe gouf, déi duerch d'Sonicatioun-assistéiert Hydrolyse induzéiert gouf (bestätegt duerch den Ammoniaktest a Spektroskopieresultater). D'Ultraschall-induzéiert Hydrolyse huet och d'Exfoliatioun vun h-BN Nanosheeten gefördert fir d'Polaritéitseffekt vum Léisungsmëttel z'ënnerstëtzen. D'h-BN Nanosheeten an dësen "propperen" wässerlechen Dispersiounen hunn eng gutt Veraarbechtbarkeet iwwer Léisungsmethoden gewisen, déi hir kierperlech Charakteristiken behalen. Déi verspreet h-BN Nanosheets am Waasser hunn och staark Affinitéit vis-à-vis vun Proteinen wéi Ferritin gewisen, wat suggeréiert datt d'Nanosheet-Uewerflächen fir weider Biokonjugatiounen verfügbar waren.
Ultraschall Gréisst Reduktioun a Schneiden vu Bornitrid Nanotubes
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.
(c) Gutt dispergéiert mPEG-DSPE / BNNTs am Waasser (no 2 h Sonikatioun). (d) Schematesch Vertrieder vun engem BNNT funktionaliséiert vun engem mPEG-DSPE Molekül
(Etude a Bild: Lee et al. 2012)
Ultraschall Homogenisator UP 400 St fir d'Dispersioun vu Bornitrid Nanotubes (BNNTs)
High-Performance Ultrasonicators fir BNNT Veraarbechtung
Déi intelligent Feature vun Hielscher Ultraschaller sinn entwéckelt fir zouverlässeg Operatioun, reproduzéierbar Resultater a Benotzerfrëndlechkeet ze garantéieren. Operationell Astellunge kënnen einfach zougänglech a geruff ginn iwwer intuitiv Menü, déi iwwer digital Faarf Touch-Display a Browser Fernsteierung zougänglech sinn. Dofir ginn all Veraarbechtungsbedéngungen wéi Nettoenergie, Gesamtenergie, Amplitude, Zäit, Drock an Temperatur automatesch op enger agebauter SD-Kaart opgeholl. Dëst erlaabt Iech virdrun Sonikatiounslafen ze iwwerschaffen an ze vergläichen an den Exfoliatiouns- an Dispersiounsprozess vu Bornnitrid Nanotubes an Nanomaterialien op héchst Effizienz ze optimiséieren.
Hielscher Ultrasonics Systemer ginn weltwäit fir d'Fabrikatioun vu qualitativ héichwäerteg BNNTs benotzt. Hielscher industriell Ultraschaller kënnen einfach héich Amplituden a kontinuéierlecher Operatioun lafen (24/7/365). Amplituden vu bis zu 200µm kënne ganz einfach kontinuéierlech generéiert ginn mat Standard Sonotroden (ultrasonic Sonden / Horn). Fir nach méi héich Amplituden sinn personaliséiert Ultraschall Sonotroden verfügbar. Wéinst hirer Robustheet a gerénger Ënnerhalt sinn eis Ultraschall-Exfoliatiouns- a Dispersiounssystemer allgemeng fir schwéier Pflicht Uwendungen an an usprochsvollen Ëmfeld installéiert.
Hielscher Ultrasonics’ industriell Ultraschallprozessoren kënne ganz héich Amplituden liwweren. Amplituden vu bis zu 200µm kënne ganz einfach kontinuéierlech a 24/7 Operatioun lafen. Fir nach méi héich Amplituden sinn personaliséiert Ultraschall Sonotroden verfügbar.
Hielscher Ultraschallprozessoren fir d'Dispersioun an d'Exfoliatioun vu Bornitrid Nanotubes wéi och CNTs a Graphen si scho weltwäit op kommerziell Skala installéiert. Kontaktéiert eis elo fir Äre BNNT Fabrikatiounsprozess ze diskutéieren! Eis gutt erfuerene Mataarbechter wäerte frou sinn méi Informatioun iwwer de Peelingprozess, Ultraschallsystemer a Präisser ze deelen!
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500 ml | 10 bis 200 ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP200Ht, UP 400 St |
| 0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 bis 100 l/min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren fir d'Vermëschung vun Uwendungen, Dispersioun, Emulsifikatioun an Extraktioun op Labo, Pilot an Industrieskala.
Literatur / Referenzen
- Sang-Woo Jeon, Shin-Hyun Kang, Jung Chul Choi, Tae-Hwan Kim (2019): Dispersion of Boron Nitride Nanotubes by Pluronic Triblock Copolymer in Aqueous Solution. Polymers 11, 2019.
- Chee Huei Lee, Dongyan Zhang, Yoke Khin Yap (2012): Functionalization, Dispersion, and Cutting of Boron Nitride Nanotubes in Water. Journal of Physical Chemistry C 116, 2012. 1798–1804.
- Lin, Yi; Williams, Tiffany; Xu, Tian-Bing; Cao, Wei; Elsayed-Ali, Hani; Connell, John (2011): Aqueous Dispersions of Few-Layered and Monolayered Hexagonal Boron Nitride Nanosheets from Sonication-Assisted Hydrolysis: Critical Role of Water. The Journal of Physical Chemistry C 2011.
- Yuanlie Yu, Hua Chen, Yun Liu, Tim White, Ying Chen (2012): Preparation and potential application of boron nitride nanocups. Materials Letters, Vol. 80, 2012. 148-151.
- Luhua Li, Ying Chen, Zbigniew H. Stachurski (2013): Boron nitride nanotube reinforced polyurethane composites. Progress in Natural Science: Materials International Vol. 23, Issue 2, 2013. 70-173.
- Yanhu Zhan, Emanuele Lago, Chiara Santillo, Antonio Esaú Del Río Castillo, Shuai Hao, Giovanna G. Buonocore, Zhenming Chen, Hesheng Xia, Marino Lavorgna, Francesco Bonaccorso (2020): An anisotropic layer-by-layer carbon nanotube/boron nitride/rubber composite and its application in electromagnetic shielding. Nanoscale 12, 2020. 7782-7791.
- Kalay, Şaban; Çobandede, Zehra; Sen, Ozlem; Emanet, Melis; Kazanc, Emine; Culha, Mustafa (2015): Synthesis of boron nitride nanotubes and their applications. Beilstein Journal of Nanotechnology Vol 6, 2015. 84-102.
Fakten Worth Wëssen
Boron Nitride Nanotubes an Nanomaterialien
Bor-Nitrid Nanotubes bidden eng eenzegaarteg atomar Struktur aus Bor- a Stickstoffatome versammelt an engem sechseckegen Netzwierk arrangéiert. Dës Struktur gëtt BNNT vill exzellent intrinsesch Eegeschafte wéi super mechanesch Kraaft, héich thermesch Konduktivitéit, elektresch isoléierend Verhalen, piezoelektresch Eegeschafte, Neutroneschirmungsfäegkeet, an Oxidatiounsresistenz. D'5 eV Band Spalt kann och mat transversal elektresch Felder ofgestëmmt ginn, déi BNNTs interessant fir elektronesch Apparater maachen. Zousätzlech, hunn BNNTs héich Oxidatioun Resistenz bis 800 ° C, weisen excellent piezoelectricity, a kéint eng gutt Raumtemperatur Waasserstoff Stockage Material ginn.
BNNTs vs Graphene: BNNTs sinn déi strukturell Analoga vu Graphen. Den Haaptunterschied tëscht Bornitrid-baséiert Nanomaterialien an hire Kuelestoff-baséierte Kollegen ass d'Natur vun de Bindungen tëscht den Atomer. D'Bindung CC a Kuelestoff Nanomaterialien huet e pure kovalente Charakter, wärend BN Bindungen en deelweis ionesche Charakter presentéieren wéinst den e-Paaren am sp2 hybridiséierte BN. (cf. Emanet et al. 2019)
BNNTs vs.
Xenes: Xenes sinn 2D, monoelemental Nanomaterialien. Prominent Beispiller si Borophen, Gallenen, Silizen, Germanen, Stanen, Phosphoren, Arsenen, Antimonen, Bismuthen, Telurenen a Selenen. Xenes hunn aussergewéinlech Materialeigenschaften, déi doduerch d'Potenzial hunn d'Limitatiounen iwwer déi praktesch Uwendungen vun aneren 2D Materialien duerchzebriechen. Léiert méi iwwer d'Ultraschall Peeling vu Xenen!
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren aus Labo zu industriell Gréisst.