Ultrascholle Dispersioun vun Kuelewanotubelen (CNT)

Kuelestoff Nanotubes si staark a flexibel awer ganz kohäsiv. Si si schwéier a Flëssegkeeten ze verdeelen, wéi Waasser, Ethanol, Ueleg, Polymer oder Epoxyharz. Ultraschall ass eng effektiv Method fir diskret ze kréien – einfach disperséiert – Kuelestoff Nanotubes.

Kuelestoff Nanotubes (CNT) ginn a Klebstoff, Beschichtungen a Polymeren an als elektresch konduktiv Filler a Plastik benotzt fir statesch Ladungen an elektresch Ausrüstung an an elektrostatesch lackéierbar Autospabeier ze dissipéieren. Duerch d'Benotzung vun Nanotubes kënne Polymere méi resistent géint Temperaturen, haart Chemikalien, korrosive Ëmfeld, extremen Drock a Abrasioun gemaach ginn. Et ginn zwou Kategorien vu Kuelestoff Nanotubes: Single-wall Nanotubes (SWNT) a Multi-wall Nanotubes (MWNT).

Carbon Nanotubes sinn allgemeng als dréchent Material verfügbar, zB vu Firmen, wéi z SES Research oder CNT Co., Ltd. En einfachen, zouverléissege a skaléierbare Prozess fir Desagglomeratioun ass gebraucht, fir d'Nanotuben zu hirem maximale Potenzial ze notzen. Fir Flëssegkeeten vun bis zu 100.000cP Ultraschall ass eng ganz effektiv Technologie fir d'Dispergerung vun Nanotuben a Waasser, Ueleg oder Polymerer mat nidderegen oder héijen Konzentratioune. De Flëssegkeetsstroum leeft 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.

Generell gëtt eng grëndlech Nanotube-Dispersioun fir d'éischt vun engem Standardrührer virgemëscht an dann am Ultraschallflusszellreaktor homogeniséiert. De Video hei drënner weist e Labo-Prouf (Batch-Sonicatioun mat engem UP400S) Multiwall Kuelestoff Nanotubes a Waasser bei niddreger Konzentratioun ze verdeelen. Wéinst der chemescher Natur vu Kuelestoff ass d'Dispergéierungsverhalen vun Nanotubes am Waasser zimlech schwéier. Wéi am Video gewisen, kann et einfach bewisen ginn datt d'Ultraschall fäeg ass Nanotubes effektiv ze verdeelen.

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.

Purification of SWNT by Polymer-Assisted Ultrasonication

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 breet Palette vun Ultraschall Geräter an Accessoiren fir d'efficace Dispergéieren vun Nanotubes.

• Kompakt Laborarecteur vu bis zu 400 Watt Ultraschall Muecht fir d'Dispergéieren an manner kleng Bänn vu bis zu 2 Liter
• UIP500hdT, An UIP1000hdT an UIP1500hdT sinn Ultraschallprozessoren déi méi grouss Bänn kënne veraarbechten.
• Ultraschallsystemer vu 2 kW (UIP2000hdT) an 4 kW (UIP4000hdT) kann fir d'Produktioun Skala Dispersioun vun Kuelestoff Nanotubes benotzt ginn.The UIP10000 (10 kilowatt) an der UIP16000 (16 Kilowatt) kann a Cluster vu verschiddenen eenzelnen Eenheeten fir grouss Skala Veraarbechtung vu Kuelestoff Nanotubes benotzt ginn.”

Literatur

• Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): A Simple Way to Chemically React Single-Wall Crabon Nanotubes with Organic Materials Using Ultrasonication; in Nano Letters, Vol. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.
• Yudasaka, M., Zhang, M., Jabs, C. et al. (2000): Effect of an organic polymer in purification and cutting of single-wall carbon nanotubes. Appl Phys A 71, 449–451 (2000).
• Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length, in: Langmuir, Vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.