Karbonnanocaurules ir spēcīgas un elastīgas, bet ļoti saliedētas. Tos ir grūti izkliedēt šķidrumos, piemēram, ūdenī, etanolā, eļļā, polimēru vai epoksīdsveķu veidā. Ultraskaņa ir efektīva metode, lai iegūtu diskrētu – viena izkliedēta – un karbonnanocaurulītes.

Karbonnanocaurules (CNT) izmanto adhezīvos, pārklājumos un polimēriem un kā elektriski vadošām pildvielām plastmasās, lai izkliedētu statiskos lādus elektroiekārtās un elektrostatiski paintabulā automobiļu virsbūves paneļos. Izmantojot nanocaurules, polimēri var padarīt izturīgākas pret temperatūrām, kodīgām ķimikālijām, korozīvā vidē, ārkārtējiem spiedieniem un nodilumnodilumu. Ir divas oglekļa nanocaurulīšu kategorijas: viensienu nanocaurules (SWNT) un daudzsienu nanocaurules (MWNT).

Karbonnanocaurules parasti ir pieejamas kā sausie materiāli, piemēram, no uzņēmumiem, SE Research vai CNT co., Ltd. Ir nepieciešams vienkāršs, uzticams un mērogojams deagglomerācijas process, lai nanocaurules varētu izmantot maksimāli iespējamā veidā. Šķidrumiem līdz 100 000 CP Ultraskaņa ir ļoti efektīva tehnoloģija nanocauruļu izkliedējšanai ūdenī, eļļā vai polimērus zemā vai augstā koncentrācijā. Šķidrās strūklas plūsmas, kas rodas no ultraskaņas kavitācija, pārvarēt līmēšanas spēkus starp nanocaurulēm un atdalīt caurulītes. Sakarā ar ultraskaņas radīts bīdes spēki un mikro satricinājumi ultraskaņas var palīdzēt virsmas pārklājumu un ķīmisko reakciju nanocauruļu ar citiem materiāliem, too.

Parasti rupjas nanocaurulītes dispersija vispirms tiek sajaukta ar standarta maisītāju un pēc tam homogenizēta ultraskaņas plūsmas šūnu reaktorā. Video zemāk (noklikšķiniet uz attēla, lai sāktu!) rāda laboratorijas izmēģinājumu (partijas apstrāde ar UP400S) disperģējot daudzsienu karbonnanocaurulītes ūdenī ar zemu koncentrāciju. Sakarā ar ķīmisko raksturu oglekļa izkliešanu uzvedību nanocauruļu ūdenī ir diezgan grūti. Kā redzams videoklipā, to var viegli pierādīt, ka ultrasonication spēj efektīvi izkliedēt nanomēģenes.

Atsevišķu SWNTs izkliede augsta garuma

Galvenā problēma, apstrādājot un manipulējot ar SWNTs ir raksturīga nešķīdība caurules kopējos organiskos šķīdinātājus un ūdeni. Funkcionalizācija nanotube sānu sienas vai atvērt galiem, lai izveidotu atbilstošu saskarni starp SWNTs un šķīdinātājs galvenokārt noved pie daļējas pīlings no SWNT troses, tikai.
Tā rezultātā, SWNTs parasti izkliedēti kā saišķi, nevis pilnībā izolētus atsevišķus objektus. Ja dispersijas laikā ir nodarbināti pārāk skarbi apstākļi, tad SWNTs tiek saīsināts līdz garumam starp 80 un 200nm. Lai gan tas noder noteiktiem testiem, šis garums ir pārāk mazs lielākajai daļai praktisko pielietojumu, piemēram, pus+ vai pastiprinoši SWNTs. kontrolēta, viegla ultraskaņas apstrāde (piemēram, ar UP200Ht ar 40mm sonotrode) ir iedarbīga procedūra garo individuālo SWNTs ūdens dispersiju sagatavošanai. vieglas ultrasonikācijas sekvences minimizēt saīsināšanu un ļauj maksimāli saglabāt strukturālās un elektroniskās īpašības.

SWNT attīrīšana ar polimēru-palīdz Ultrasonication

attēls: Koshio 2001

Ir grūti pētīt ķīmisko modifikāciju SWNTs molekulārajā līmenī, jo ir grūti iegūt tīra SWNTs. kā audzētas SWNTs satur daudz piemaisījumu, piemēram, metāla daļiņas un amorfs karbonāti. Ultrasonikācija no SWNTs monohlorbenzola (MCB) poliamīda (metilmetakrilāta) PMMA šķīdumā, kam seko filtrācija, ir efektīvs veids, kā attīrīt SWNTs. Šis polimēra-Assisted attīrīšanas metode ļauj noņemt piemaisījumus no kā audzētas SWNTs efektīvi. (Yudasaka et al.) Precīza ultrasonikācijas amplitūdas kontrole ļauj ierobežot zaudējumus SWNTs.

Hielscher Ultraskaņas ierīču klāsts un piederumi efektīvai nanocauruļu izkliedēšanai.

• Kompaktās laboratorijas ierīces līdz 400 vati jauda izkliešanai mazākos sējumos līdz 2 litriem
• 500. un 1 000. un 2000 watts ultraskaņas procesori, kas līdzīgas UIP1000hd var apstrādāt lielākus apjomus.
• Ultraskaņas sistēmas 2, 4, 10 un 16kW pārstrādei tirdzniecības līmenī.

Literatūra

Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Vienkāršs veids, kā ķīmiski reaģēt viensienu Crabon nanocaurules ar organiskiem materiāliem, izmantojot Ultrasonication; Nano vēstulēs, 1. sēj., 7., 2001., 361-363. lpp.

Un, ... Jabs, C.; Iijima, S. (2000): Appl. Phys. A 2000, 71, 449.

Pamana, J. I., Burghards, M. (2004): Dispersijas atsevišķas vienas sienas oglekļa nanocaurules ar augstu garumu, jo: Langmuir, 20. sēj., Nr. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.