Bora nitrīda nanocaurulītes – Pīlings un izkliedēts, izmantojot ultraskaņu
Ultrasonication tiek veiksmīgi piemērots bora nitrīda nanocaurules (BNNTs) apstrādei un dispersijai. Augstas intensitātes ultraskaņas apstrāde nodrošina viendabīgu detangling un izplatīšanu dažādos risinājumos, un tādējādi tā ir būtiska apstrādes tehnika, lai iekļautu BNNT šķīdumos un matricās.
Bora nitrīda nanocaurules ultraskaņas apstrāde
Lai šķidros šķīdumos vai polimēru matricās iekļautu bora nitrīda nanocaurulītes (BNNT) vai bora nitrīda nanostruktūras (BNNs), piemēram, nanolapas un nanoribas, ir nepieciešama efektīva un uzticama dispersijas metode. Ultraskaņas dispersija nodrošina nepieciešamo enerģiju, lai ar augstu efektivitāti pīlingotu, atšķeltu, izkliedētu un funkcionalizētu bora nitrīda nanocaurules un bora nitrīda nanostruktūras. Precīzi kontrolējami augstas intensitātes ultraskaņas apstrādes parametri (t.i., enerģija, amplitūda, laiks, temperatūra un spiediens) ļauj individuāli pielāgot apstrādes apstākļus mērķa mērķim. Tas nozīmē, ka ultraskaņas intensitāti var pielāgot attiecībā uz konkrēto preparātu (BNNT kvalitāte, šķīdinātājs, cietā šķidruma koncentrācija utt.), Tādējādi iegūstot optimālus rezultātus.
Ultraskaņas BNNT un BNN apstrādes pielietojumi aptver pilnu diapazonu no divdimensiju bora nitrīda nanostruktūru (2D-BNNs) viendabīgas dispersijas līdz to funkcionalizācijai un monoslāņu sešstūra bora nitrīda ķīmiskai pīlingam. Zemāk mēs sniedzam informāciju par ultraskaņas dispersiju, pīlingu un BNNs funkcionalizāciju.
Bora nitrīda nanocaurules ultraskaņas dispersija
Ja bora nitrīda nanocaurulītes (BNNTs) izmanto polimēru pastiprināšanai vai jaunu materiālu sintezēšanai, ir nepieciešama vienmērīga un uzticama dispersija matricā. Ultraskaņas izkliedētāji tiek plaši izmantoti, lai izkliedētu nano materiālus, piemēram, CNT, metāla nanodaļiņas, serdes apvalka daļiņas un cita veida nano daļiņas otrajā fāzē.
Ultraskaņas dispersija ir veiksmīgi pielietota, lai detangle un sadalītu BNNTs vienmērīgi ūdens un neūdens šķīdumos, ieskaitot etanolu, PVP etanolu, TX100 etanolu, kā arī dažādus polimērus (piemēram, poliuretānu).
Bieži izmantota virsmaktīvā viela, lai stabilizētu ultrasoniski sagatavotu BNNT dispersiju, ir 1% masas nātrija dodecilsulfāta (SDS) šķīdums. Piemēram, 5 mg BNNTs ir ultrasoniski disperģēti flakonā ar 5 ml 1% masas. SDS šķīdums, izmantojot ultraskaņas zondes tipa disperģētāju, piemēram, UP200St (26kHz, 200W).
BNNTs ūdens dispersija, izmantojot ultraskaņu
Pateicoties spēcīgajai van der Vāla mijiedarbībai un hidrofobajai virsmai, bora nitrīda nanocaurulītes ir slikti disperģējamas ūdens bāzes šķīdumos. Lai atrisinātu šīs problēmas, Jeon et al. (2019) izmantoja Pluronic P85 un F127, kuriem ir gan hidrofilās grupas, gan hidrofobās grupas, lai funkcionālizētu BNNT ar ultraskaņu.
Bora nitrīda nanolapu pīlings bez virsmaktīvajām vielām, izmantojot ultraskaņu
(2011) piedāvā tīru sešstūra bora nitrīda (h-BN) pīlinga un dispersijas metodi. Sešstūra bora nitrīds tradicionāli tiek uzskatīts par nešķīstošu ūdenī. Tomēr viņi spēja pierādīt, ka ūdens ir efektīvs, lai lobītu slāņainās h-BN struktūras, izmantojot ultrasonication, veidojot "tīras" h-BN nanosheets ūdens dispersijas, neizmantojot virsmaktīvās vielas vai organisko funkcionalizāciju. Šis ultraskaņas pīlinga process radīja dažu slāņu h-BN nanosheets, kā arī monoslāņu nanosheet un nanoribbon sugas. Lielākajai daļai nanolapu bija samazināti sānu izmēri, kas tika attiecināts uz vecāku h-BN lokšņu griešanu, ko izraisīja ultraskaņas hidrolīze (ko apstiprina amonjaka testa un spektroskopijas rezultāti). Ultrasoniski izraisītā hidrolīze arī veicināja h-BN nanolapu pīlingu, palīdzot šķīdinātāja polaritātes efektam. H-BN nanolapas šajās "tīrajās" ūdens dispersijās uzrādīja labu apstrādājamību, izmantojot risinājumu metodes, saglabājot to fizikālās īpašības. Disperģētajām h-BN nanoshēmām ūdenī bija arī spēcīga afinitāte pret proteīniem, piemēram, feritīnu, kas liecina, ka nanolapu virsmas bija pieejamas turpmākām biokonjugācijām.
Bora nitrīda nanocaurules ultraskaņas izmēra samazināšana un griešana
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.
Augstas veiktspējas ultrasonikatori BNNT apstrādei
Hielscher ultrasonikatoru viedās iezīmes ir paredzētas, lai garantētu uzticamu darbību, reproducējamus rezultātus un lietotājdraudzīgumu. Darbības iestatījumiem var viegli piekļūt un tos var izsaukt, izmantojot intuitīvu izvēlni, kurai var piekļūt, izmantojot digitālo krāsu skārienekrānu un pārlūkprogrammas tālvadības pulti. Tāpēc visi apstrādes apstākļi, piemēram, neto enerģija, kopējā enerģija, amplitūda, laiks, spiediens un temperatūra, tiek automātiski ierakstīti iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj pārskatīt un salīdzināt iepriekšējos ultraskaņas braucienus un optimizēt bora nitrīda nanocaurulīšu un nanomateriālu pīlinga un dispersijas procesu ar visaugstāko efektivitāti.
Hielscher Ultrasonics sistēmas tiek izmantotas visā pasaulē augstas kvalitātes BNNT 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 sonotrodes. Sakarā ar to izturību un zemu apkopi, mūsu ultraskaņas pīlinga un dispersijas sistēmas parasti tiek uzstādītas lieljaudas lietojumiem un prasīgā vidē.
Hielscher Ultrasonics’ 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 sonotrodes.
Hielscher ultraskaņas procesori bora nitrīda nanocauruļu, kā arī CNT un grafēna dispersijai un pīlingam jau ir uzstādīti visā pasaulē komerciālā mērogā. Sazinieties ar mums tagad, lai apspriestu savu BNNT ražošanas procesu! Mūsu pieredzējušais personāls labprāt dalīsies ar plašāku informāciju par pīlinga procesu, ultraskaņas sistēmām un cenām!
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
---|---|---|
1 līdz 500 ml | 10 līdz 200 ml/min | UP100H |
10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Literatūra / Atsauces
- 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.
Fakti, kurus ir vērts zināt
Bora nitrīda nanocaurulītes un nanomateriāli
Bora nitrīda nanocaurulītes piedāvā unikālu atomu struktūru, kas samontēta no bora un slāpekļa atomiem, kas sakārtoti sešstūra tīklā. Šī struktūra nodrošina BNNT daudzas izcilas raksturīgās īpašības, piemēram, izcilu mehānisko izturību, augstu siltuma vadītspēju, elektriski izolējošu uzvedību, pjezoelektrisko īpašību, neitronu ekranēšanas spēju un oksidācijas izturību. 5 eV joslas spraugu var arī noregulēt, izmantojot šķērsvirziena elektriskos laukus, kas padara BNNT interesantus elektroniskām ierīcēm. Turklāt BNNT ir augsta oksidācijas pretestība līdz 800 ° C, tiem ir lieliska pjezoelektrība un tie varētu būt labs istabas temperatūras ūdeņraža uzglabāšanas materiāls.
BNNTs vs Graphene: BNNTs ir grafēna strukturālie analogi. Galvenā atšķirība starp nanomateriāliem, kuru pamatā ir bors, un nanomateriāliem, kuru pamatā ir ogleklis, ir saiknes starp atomiem. Saitei C-C oglekļa nanomateriālos ir tīrs kovalents raksturs, savukārt B-N saitēm ir daļēji jonu raksturs, jo e−pāri ir sp2 hibridizētā B-N. (sk. Emanet et al. 2019)
BNNTs pret oglekļa nanocaurulītēm: bora nitrīda nanocaurulītēm (BNNT) ir līdzīga cauruļveida nanostruktūra kā oglekļa nanocaurulītēm (CNT), kurās bora un slāpekļa atomi sakārtoti sešstūra tīklā.
Xenes: Xenes ir 2D, monoelementāri nanomateriāli. Spilgti piemēri ir borofēns, galenēns, silicēns, germanēns, stanēns, fosforēns, arsēns, antimonēns, bismutēns, tellūrs un selēnēns. Kseniem piemīt neparastas materiālu īpašības, kas tādējādi var pārvarēt ierobežojumus attiecībā uz citu 2D materiālu praktisko pielietojumu. Uzziniet vairāk par ksenes ultraskaņas pīlingu!