Ultrascholle Dispersioun vun Kuelewanotubelen (CNT)
Carbonnanotubes si staark a flexibel, awer ganz cohesiv. Si si schwéier z'informéieren an d'Flëssegkeete wéi Waasser, Ethanol, Ueleg, Polymer oder Epoxyharz. Ultraschall ass eng effektiv Method fir diskret ze kréien – einfach disperséiert – Carbonnanotubes.
Carbonnanotubes (CNT) ginn an Klebstoffen, Beschichtungen an Polymere benotzt an als elektrisch leitend Filler an der Kunststoffstatioun fir statesch Ladungen an elektrescheem Apparat a elektrostatisch lackéiert Autosplankeplacken ze dissipéieren. Duerch d'Benotzung vun Nanotubes kënne Polymere méi resistenter géint Temperaturen, härte Chemikalien, éiergäizend Environnementer, extrem Drëck an Abrasion gemaach ginn. Et ginn zwou Kategorien Carbon Nanotubes: Single-Wall Nanotubes (SWNT) a Multi-Wall Nanotubes (MWNT).
Carbonnanotubes sinn allgemeng als trockenge Material, zB vu Firmen, wéi SES Research oder CNT Co., Ltd. Eng einfach, zouverléisseg a skalierbar Prozess fir Diagglomeratioun ass néideg, fir d'Nanorum bis zu sengem maximalen Potenzial ze benotzen. Fir Flëssegkeete vu bis zu 100.000cP Ultraschall ass eng ganz effektiv Technologie fir d'Dispergatioun vun Nanotubes am Waasser, Ueleg oder Polymere bei niddereg oder héich Konzentratioun. D'Flëssstoffer fléissen aus Ultraschall Kavitation, iwwerwannen d'Bindegraaft tëscht den Nanotubes, a trennen d'Röhren. Wéinst der ultraschallgebaute Scherr Kräften a Mikro-Turbulenzen kann den Ultraschall an der Oberflächenbeschichtung an der chemescher Reaktioun vun Nanotubelen mat anere Materialien och hëllefen.
Allgemeng ass eng groer Nanotubus-Dispersioun éischter mat engem Rigueur virgemëscht ginn an duerno an den Ultraslon-Stroumzellenreaktor homogeniséiert. Den Video ënnert (klickt Bild fir ze starten) weist e Labrofunprozess (Batch-Ouschterung mat a UP400S) Dispersioun vu Multiwall Carbonnanotubes am Waasser bei niddereger Konzentratioun. Wéinst der chemescher Natur vu Kuel ass d'Dispergéierverhalen vun Nanotubes am Waasser zimlech schwéier. Wéi am Video gesäit, kann et einfach beweisen datt den Ultraschall effektiv effektiv d'Nanotubes ze disperséieren.
Dispersioun vun Individuelle SWNTs vun Héichwaasser
E grousse Problem fir d'Veraarbechtung an d'Manipulatioun vu SWNTs ass d'Inhalbarkeet vun de Röhren an üblech organesch Léisungsmëttel a Waasser. Funktionaliséierung vun der Nanotechnologie-Säitmauer oder oppener Säit fir eng adequat Interface tëschent den SWNTs an dem Léisungsmëttel ze kreéieren meeschten zu enger partieller Exfoliatioun vun den SWNT Seeler.
Als Resultat ginn d'SWNTs normalerweis als Bundelen als voll isoléiert eenzel Objete verdeelt. Wann zu härte Konditiounen an der Dispersioun gebraucht ginn, ginn d'SWNTen op Längt tëscht 80 an 200 nm verkierzt. Obwuel dat nëtzlech ass fir bestëmmten Tester, ass dës Längt ze kleng fir déi meescht praktesch Uwendungen, wéi zum Beispill hallef- respektiv oder verstäerkt SWNTs. Controlléiert, mëll Ultraschallbehandlung (zB vun UP200Ht mat 40mm Sonotrode) ass eng effektive Prozedur fir wäisser Dispersiounen vu laange individuellen SWNTs ze preparéieren. Sequenzen vun mildem Ultraschall miniméieren d'Verkafung an erméiglechen e maximalen Erhalen vun strukturellen an elektroneschen Eegenschaften.
D'Purifikatioun vun SWNT duerch Polymer-Assistent Ultraschall
Et ass schwéier ze mengen d'chemesch Modifikatioun vu SWNTs op molekulalem Niveau ze studéieren, well et schwéier ze reinen SWNTs gëtt. Wéi erwuessene SWNTs enthalen vill Unreinitéit, wéi Metallpartikelen an amorphe Kuelestoff. Ultrasonication vun SWNTs an enger Monochlorbenzol (MCB) Léisung vu Poly (methylmethacrylat) PMMA, gefollegt vu Filtratioun, ass eng effektiv Manéier fir SWNTs ze pur. Dës Polymerverhaaft Methode zur Virenreinigung erméiglecht d'Ausbezuelung vu Vergewaltegten SWNTs effektiv ze entfernen. (Yudasaka et al.) Präzise Kontroll vun der Ultraschall Amplitude erlaabt Schied un den SWNTs ze limitéieren.
Hielscher a Rei vun Ultraschertheeten an Accessoiren fir d'efficace Dispergéieren vun Nanotubes.
- Kompakt Laborarecteur vu bis zu 400 Watt Kraaft fir d'Dispergéieren an manner kleng Bänn vu bis zu 2 Liter
- 500 an 1.000 an 2.000 Watts-Ultraschallveraarbechter wéi de UIP1000hd kënne méi grouss Bänn beweegen.
- Ultraschallsystemer vu 2, An 4, An 10 an 16kW a méi fir ze verhandelen op kommerziéeller Niveau.
Literatur
Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Een einfache Wee fir Chemesch Reaktioun Single-Wall Crabon Nanotubes mat Organic Materials Using Ultrasonication; Nano Briefe, Vol. 1, Nr. 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): Dispersiounen vun eenzelne Single-Walled Carbon Nanotubes vu Héichlängt, an: Langmuir, Vol. 20, Nr. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.