Ultrasonication tiek veiksmīgi piemērots bora nitrīdu nanocauruļu (BNNTs) apstrādei un dispersijas procesam. Augstas intensitātes ultraskaņas apstrāde nodrošina viendabīgu atšķetināšana un izplatīšana dažādos risinājumos un tādējādi ir izšķiroša apstrādes tehnika, lai iekļautu BNNTs risinājumos un matricās.

Bora nitrīda nanocauruļu ultraskaņas apstrāde

Lai iekļautu bora nitrīda nanocaurules (BNNTs) vai bora nitrīda nanostruktūras (BNN), piemēram, nanoplāksnes un nanoribbonus šķidros šķīdumos vai polimēru matricās, ir nepieciešama efektīva un uzticama dispersijas tehnika. Ultraskaņas dispersija nodrošina nepieciešamo enerģiju, lai pīlings, detangle, izkliedēt un funkcionalizēt bora nitrīdu nanocaurules un bora nitrīda nanostruktūras ar augstu efektivitāti. Augstas intensitātes ultraskaņas precīzi kontrolējamie apstrādes parametri (t.i., enerģija, amplitūda, laiks, temperatūra un spiediens) ļauj individuāli pielāgot apstrādes apstākļus mērķa procesa mērķim. Tas nozīmē, ka ultraskaņas intensitāti var pielāgot attiecībā uz konkrēto formulējumu (BNNTs kvalitāte, šķīdinātājs, cietā šķidruma koncentrācija utt.), tādējādi iegūstot optimālus rezultātus.

Ultraskaņas BNNT un BNN apstrādes lietojumi aptver pilnu diapazonu no divdimensiju bora nitrīdu nanostruktūru (2D-BNNs) homogēnas dispersijas līdz to funkcionalizācijai un ķīmiskai eksfoliācijai monoslāņa sešstūra bora nitrīda. Zemāk mēs iepazīstinām ar informāciju par BNNTs un BNNs ultraskaņas dispersiju, pīlingu un funkcionalizāciju.

Bora nitrīda nanocauruļu ultraskaņas dispersija

Ja bora nitrīda nanocaurules (BNNTs) tiek izmantotas polimēru stitenēšanai vai jaunu materiālu sintezēšanai, ir nepieciešama vienmērīga un uzticama dispersija matricā. Ultraskaņas izkliedētāji tiek plaši izmantoti, lai izkliedētu nano materiālus, piemēram, CNTs, metāla nanodaļiņas, kodola apvalka daļiņas un cita veida nanodaļiņas otrajā fāzē.
Ultraskaņas dispersija ir veiksmīgi pielietota, lai attaukotu un vienmērīgi sadalītu BNNTs ūdens un ne-ūdens šķīdumos, ieskaitot etanolu, PVP etanolu, TX100 etanolu, kā arī dažādus polimērus (piemēram, poliuretānu).
Bieži lietota virsmaktīvā viela, lai stabilizētu ultrasoniski sagatavotu BNNT dispersiju, ir 1%wt nātrija dodetilsulfāta (SDS) šķīdums. Piemēram, 5 mg BNNTs ir ultrasoniski izkliedēti flakonā ar 5 ml 1%wt. SDS šķīdums, izmantojot ultraskaņas zondes tipa izkliedētāju, piemēram, UP200st (26kHz, 200W).

Ūdens dispersija BNNTs, izmantojot ultraskaņu

Pateicoties spēcīgajām van der Vālsa mijiedarbībām un hidrofobām virsmām, bora nitrīda nanocaurules ir slikti disperģējamas ūdens šķīdumos. Lai atrisinātu šīs problēmas, Jeon et al. (2019) izmantoja Pluronic P85 un F127, kuriem ir gan hidrofīlas grupas, gan hidrofobās grupas, lai funkcionalizētu BNNT ar ultraskaņas apstrādei.

Bora nitrīda nanolapu pīlings bez virsmaktīvajām vielām, izmantojot ultraskaņas sutonāciju

Lin et al. (2011) piedāvā tīru heksagonālā bora nitrīda (h-BN) pīlinga un dispersijas metodi. Sešstūrainu bora nitrīdu tradicionāli uzskata par ūdenī nešķīstošu. Tomēr viņi spēja pierādīt, ka ūdens ir efektīvs, lai pīlingu slāņu h-BN struktūras, izmantojot ultrasonication, veidojot "tīras" ūdens dispersijas h-BN nano lapas, neizmantojot virsmaktīvās vielas vai organisko funkcionalizāciju. Šis ultraskaņas pīlinga process radīja dažu slāņu h-BN nano lapas, kā arī monoslāņu nanolapas un nanoribbon sugas. Lielākajai daļai nanolapu bija samazināti sānu izmēri, ko saistīja ar pamata h-BN lokšņu griešanu, ko izraisīja hidrolīze ar ultraskaņas palīdzību (ko apstiprina amonjaka tests un spektroskopijas rezultāti). Ultrasoniski inducētā hidrolīze arī veicināja h-BN nanolapu pīlingu, palīdzot šķīdinātāja polaritātes efektam. H-BN nanoshēmas šajās "tīrās" ūdens dispersijās uzrāda labu apstrādājamību, izmantojot šķīduma metodes, kas saglabā to fiziskās īpašības. Ūdenī disperģētajām h-BN nanoslānijām arī bija spēcīga afinitāte pret olbaltumvielām, piemēram, feritīnu, kas liecina, ka nanolapu virsmas bija pieejamas turpmākām biokonjugācijām.

Sono-mehāniskā dispersijas metode, izmantojot ultraskaņas kavitāciju un bīdes spēkus, ir tīri fiziska sajaukšanas pieeja, kas ir pierādīta, spēj atkļūdot BNNTs un stabilizēt atsevišķus BNNTs, saglabājot to integritāti un raksturīgās īpašības. Piemērojot piemērotu ultraskaņas enerģiju (Ws/mL), t.i., pielāgotu amplitūdu un ultraskaņas ilgumu, ultraskaņas dispersija var atšķetināt un vienmērīgi izkliedēt BNNTS. Augstākas amplitūdas un ilgāku ultraskaņas apstrāde var tikt piemērota, ja bora nitrīda nanocauruļu garums ir jāsamazina. Lasiet vairāk par ultraskaņas izmēru samazināšanu un BNNTs garuma griešanu nākamajā sadaļā.

Ultraskaņas izmēru samazināšana un griešana bora nitrīda nanocaurules

Bora nitrīda nanocauruļu garumam ir izšķiroša nozīme, kad runa ir par BNNTs turpmāku apstrādi polimēros un citos funkcionalizētos materiālos. Tāpēc ir svarīgi, lai BNNTs ultraskaņas apstrāde šķīdinātājā varētu ne tikai atdalīt BNNTs atsevišķi, bet arī kontrolētos apstākļos saīsināt bambusa strukturētos BNNTs. Saīsinātajiem BNNT ir daudz mazākas iespējas sasaistīt kompozītmateriāla sagatavošanas laikā. Lee at al. (2012) pierādīja, ka funkcionalizēto BNNTs garumu var efektīvi saīsināt no >10 μm līdz ∼500nm ar ultrasonication. Viņu eksperimenti liecina, ka šādai BNNT izmēru samazināšanas un griešanas griešanai ir nepieciešama efektīva BNNT ultraskaņas dispersija šķīdumā.

Augstas veiktspējas ultrasonikatori BNNT apstrādei

Hielscher ultrasonikatoru viedās iezīmes ir paredzētas, lai garantētu uzticamu darbību, reproducējamus rezultātus un lietotājam draudzīgumu. Operatīvajiem iestatījumiem var viegli piekļūt un tos var izsaukt, izmantojot intuitīvu izvēlni, kurai var piekļūt, izmantojot digitālo krāsu skārienjutīgo displeju un pārlūkprogrammas tālvadības pulti. Tāpēc visi apstrādes apstākļi, piemēram, neto enerģija, kopējā enerģija, amplitūda, laiks, spiediens un temperatūra, tiek automātiski reģistrēti iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj pārskatīt un salīdzināt iepriekšējos ultraskaņas apstrādes braucienus un optimizēt bora nitrīdu nanocauruļu un nanomateriālu pīlinga un dispersijas procesu līdz augstākajai efektivitātei.
Hielscher Ultrasonics sistēmas tiek izmantotas visā pasaulē augstas kvalitātes BNNTs ražošanai. Hielscher rūpnieciskie ultrasonikatori var viegli darbināt augstas amplitūdas nepārtrauktā darbībā (24/7/365). Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti ģenerēt ar standarta sonotrodes (ultraskaņas zondes / ragi). Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodi. Sakarā ar to izturību un zemu apkopi, mūsu ultraskaņas pīlinga un dispersijas sistēmas parasti tiek uzstādītas lieljaudas lietojumiem un prasīgā vidē.
Hielscher Ultraskaņas’ rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodi.
Hielscher ultraskaņas procesori bora nitrīda nanocauruļu, kā arī CNTs un grafēna dispersijas un pīlinga apstrādei jau ir uzstādīti visā pasaulē komerciālā mērogā. Sazinieties ar mums tagad, lai apspriestu savu BNNT ražošanas procesu! Mūsu pieredzējušie darbinieki labprāt dalīsies ar plašāku informāciju par pīlinga procesu, ultraskaņas sistēmām un cenām!
Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu: