Wéi Single-Walled Carbon Nanotubes Individuell ze verdeelen

Single-Walled Carbon Nanotubes (SWNTs oder SWCNTs) hunn eenzegaarteg Charakteristiken, awer fir se auszedrécken mussen se individuell verspreet ginn. Fir voll Notzung vun den aussergewéinleche Charakteristiken vun eenzelwandeg Kuelestoff Nanotubes ze maachen, mussen d'Réier am meeschte komplett ofgeschnidden ginn. SWNTs wéi aner Nanopartikel weisen ganz héich Attraktiounskräften, sou datt eng mächteg an effizient Technik fir eng zouverlässeg Deagglomeratioun an Dispersioun gebraucht gëtt. Wärend allgemeng Mëschungstechniken net d'Intensitéit ubidden, déi néideg ass fir SWNTs z'entdecken ouni se ze beschiedegen, ass High-Power Ultrasonics bewisen fir SWCNTs z'entdecken an ze verdeelen. Ultraschall generéiert Kavitational Schéierkräfte si staark genuch fir d'Bindungskräften ze iwwerwannen, wärend d'Ultraschallintensitéit präzis ugepasst ka ginn fir de Schued vun de SWCNTs ze vermeiden.

Problem:

Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) ënnerscheede sech vu Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWNTs / MWCNTs) duerch hir elektresch Eegeschaften. D'Band Spalt vun SWCNTs ka vun null bis 2 eV variéieren an hir elektresch Leitung huet metallesch oder hallefleitend Verhalen. Well Single-Walled Carbon Nanotubes héich kohäsiv sinn, ass eng vun den Haapthindernisser bei der Veraarbechtung vun SWCNTs déi inherent Onléisbarkeet vun de Réier an organesche Léisungsmëttelen oder Waasser. Fir dat vollt Potenzial vun SWCNTs ze benotzen, ass en einfachen, zouverléissege a skalierbare Deagglomeratiounsprozess vun de Réier gebraucht. Besonnesch d'Funktionaliséierung vun den CNT-Säitmaueren oder oppenen Enden fir eng passend Interface tëscht den SWCNTs an dem organesche Léisungsmëttel ze kreéieren resultéiert nëmmen zu deelweiser Exfoliatioun vun den SWCNTs. Dofir gi SWCNTs meeschtens als Bündelen verspreet anstatt individuell deagglomeréiert Seeler. Wann d'Konditioun während der Dispersioun ze haart ass, ginn d'SWCNTs op Längt tëscht 80 an 200nm verkierzt. Fir d'Majoritéit vu prakteschen Uwendungen, dh fir Hallefleitung oder Verstäerkung vun SWCNTs, ass dës Längt ze kleng.

Léisung:

Ultrasonication ass eng ganz efficace Method fir Dispergéierung an Deagglomeratioun vu Kuelestoff Nanotubes, well Ultraschallwellen vun héijer Intensitéit Ultraschall Kavitatioun a Flëssegkeeten generéieren. D'Schallwellen, déi an de flëssege Medien propagéiert ginn, resultéieren an alternéierend Héichdrock (Kompressioun) an Nidderdruck (Rarefaktioun) Zyklen, mat Tariffer ofhängeg vun der Frequenz. Wärend dem nidderegen Drockzyklus kreéieren Héichintensitéit Ultraschallwellen kleng Vakuumblasen oder Void an der Flëssegkeet. Wann d'Blasen e Volumen erreechen, bei deem se keng Energie méi absorbéiere kënnen, kollapsen se während engem Héichdrockzyklus hefteg. Dëst Phänomen gëtt Kavitatioun genannt. Bei der Implosioun ginn lokal ganz héich Temperaturen (ongeféier 5.000K) an Drock (ongeféier 2.000atm) erreecht. D'Implosioun vun der Kavitatiounsblase resultéiert och zu Flëssegstrale vu bis zu 280m/s Geschwindegkeet. Dës flësseg Jet Stréimunge vun Ultraschall Kavitatioun, iwwerwannen d'Verbindungskräften tëscht de Kuelestoff Nanotubes an dofir ginn d'Nanotubes deagglomeréiert. Eng mëll, kontrolléiert Ultraschallbehandlung ass eng adequat Method fir surfaktant-stabiliséiert Suspensioune vu verspreete SWCNTs mat héijer Längt ze kreéieren. Fir déi kontrolléiert Produktioun vu SWCNTs, erlaabt Hielscher Ultraschallprozessoren op eng breet Palette vun Ultraschallparametersets ze lafen. D'Ultraschall Amplitude, de flëssege Drock an d'Flësseg Zesummesetzung kënnen respektiv dem spezifesche Material a Prozess variéiert ginn. Dëst bitt variabel Méiglechkeete vun Upassungen, wéi z

• sonotrode Amplituden vu bis zu 170 Mikron
• Flëssegkeetsdrock vu bis zu 10 Bar
• Flëssegkeetsgeschwindegkeet vu bis zu 15L/min (ofhängeg vum Prozess)
• Flëssegkeetstemperaturen vu bis zu 80 °C (aner Temperaturen op Ufro)
• Materialviskositéit vu bis zu 100.000 cp

 

Ausserdeem erlaabt d'Ultraschall als eng Polymer-assistéiert Reinigungsmethod d'Gëftstoffer aus wéi erwuessene SWCNTs effektiv ze entfernen. Et ass schwéier déi chemesch Modifikatioun vu SWCNTs op molekulare Niveau ze studéieren, well et schwéier ass reng SWNTs ze kréien. As-grown SWCNTs enthalen vill Gëftstoffer, wéi Metallpartikelen an amorph Kuelestoff. Ultraschall vun SWCNTs an enger Monochlorobenzen (MCB) Léisung vu Poly(Methylmethacrylat) PMMA gefollegt vu Filtratioun ass en effektive Wee fir SWCNTs ze purifizéieren. Dës Polymer-assistéiert Reinigungsmethod erlaabt d'Gëftstoffer aus wéi erwuesse SWCNTs effektiv ze läschen. Genau Kontroll vun der Ultraschallamplitude erlaabt d'SWCNTs Schued ze vermeiden oder ze limitéieren.

Ultraschall Ausrüstung

Hielscher bitt héich Leeschtung ultrasonic Prozessoren fir d'Sonicatioun vun all Volumen. Ultrasonic Geräter vu 50 Watt bis 16.000 Watt, déi a Cluster opgeriicht kënne ginn, erlaben de passenden Ultraschall fir all Applikatioun, am Labo wéi och an der Industrie. Fir déi raffinéiert Dispersioun vun Nanotubes ass eng kontinuéierlech Sonikatioun recommandéiert. Mat Hielscher's Flowzellen gëtt et méiglech CNTs a Flëssegkeete mat erhiewter Viskositéit ze verdeelen wéi Polymeren, Héichviskositéit Schmelzen an Thermoplastik.

Klickt hei fir méi iwwer d'Dispersioun an d'Modifikatioun vun Nanotubes duerch High-Power Ultraschall ze liesen!