Hielscher Ultrasonics
We bespreken graag uw proces.
Bel ons: +49 3328 437-420
Mail ons: info@hielscher.com

Hoe enkelwandige koolstofnanobuizen afzonderlijk te dispergeren

Enkelwandige koolstofnanobuizen (SWNT's of SWCNT's) hebben unieke eigenschappen, maar om die tot uiting te laten komen, moeten ze individueel gedispergeerd worden. Om de uitzonderlijke eigenschappen van enkelwandige koolstofnanobuizen ten volle te benutten, moeten de buisjes zo volledig mogelijk ontward worden. SWNT's vertonen net als andere nanodeeltjes zeer hoge aantrekkingskrachten, zodat een krachtige en efficiënte techniek nodig is voor een betrouwbare deagglomeratie en dispersie. Terwijl gewone mengtechnieken niet de intensiteit leveren die nodig is om SWNTs te ontwarren zonder ze te beschadigen, is bewezen dat ultrasone technieken met een hoog vermogen SWCNTs ontwarren en dispergeren. Ultrasoon gegenereerde cavitatiescheerkrachten zijn krachtig genoeg om de hechtingskrachten te overwinnen, terwijl de ultrasone intensiteit nauwkeurig kan worden aangepast om beschadiging van de SWCNTs te voorkomen.

Probleem:

Enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNTs) verschillen van meerwandige koolstofnanobuizen (MWNTs/ MWCNTs) door hun elektrische eigenschappen. De bandkloof van SWCNTs kan variëren van nul tot 2 eV en hun elektrische geleidbaarheid wordt gekenmerkt door metallisch of halfgeleidend gedrag. Omdat enkelwandige koolstofnanobuizen zeer cohesief zijn, is een van de grootste obstakels bij het verwerken van SWCNTs de inherente onoplosbaarheid van de buizen in organische oplosmiddelen of water. Om het volledige potentieel van SWCNTs te benutten, is een eenvoudig, betrouwbaar en schaalbaar deagglomeratieproces van de buisjes nodig. Vooral de functionalisatie van de CNT zijwanden of open uiteinden om een geschikte interface te creëren tussen de SWCNTs en het organische oplosmiddel resulteert in slechts gedeeltelijke exfoliatie van de SWCNTs. Daarom worden de SWCNTs meestal gedispergeerd als bundels in plaats van als individuele gedesagglomereerde touwen. Als de omstandigheden tijdens de dispersie te streng zijn, zullen de SWCNTs verkorten tot lengtes tussen 80 en 200 nm. Voor de meeste praktische toepassingen, d.w.z. voor halfgeleidende of versterkende SWCNTs, is deze lengte te klein.

Ultrasone dispergeerders worden gebruikt om enkelwandige nanobuizen (SWNT's) efficiënt te ontwarren.

UIP2000hdTeen 2kW krachtige ultrasoon om SWCNTs te dispergeren.

Oplossing:

Ultrasoon geluid is een zeer effectieve methode voor het dispergeren en deagglomereren van koolstofnanobuizen, omdat ultrasone golven met een hoge intensiteit cavitatie genereren in vloeistoffen. De geluidsgolven die zich voortplanten in het vloeibare medium resulteren in afwisselend hoge-druk (compressie) en lage-druk (rarefactie) cycli, met snelheden die afhankelijk zijn van de frequentie. Tijdens de lagedrukcyclus creëren ultrasone golven met hoge intensiteit kleine vacuümbellen of holtes in de vloeistof. Wanneer de belletjes een volume bereiken waarbij ze geen energie meer kunnen absorberen, storten ze heftig in elkaar tijdens een hogedrukcyclus. Dit fenomeen wordt cavitatie genoemd. Tijdens de implosie worden plaatselijk zeer hoge temperaturen (ongeveer 5.000 K) en drukken (ongeveer 2.000 atm) bereikt. De implosie van de cavitatiebel resulteert ook in vloeistofstralen met een snelheid tot 280 m/s. Deze vloeistofstromen die ontstaan door ultrasone cavitatiede bindingskrachten tussen de koolstofnanobuizen overwinnen, waardoor de nanobuizen uiteenvallen. Een milde, gecontroleerde ultrasone behandeling is een geschikte methode om met oppervlakteactieve stoffen gestabiliseerde suspensies van gedispergeerde SWCNTs met een hoge lengte te maken. Voor de gecontroleerde productie van SWCNTs kunnen Hielscher's ultrasoonprocessoren worden gebruikt met een groot aantal verschillende ultrasoonparameters. De ultrasone amplitude, vloeistofdruk en vloeistofsamenstelling kunnen worden aangepast aan het specifieke materiaal en proces. Dit biedt variabele instelmogelijkheden, zoals

  • sonotrode-amplitudes tot 170 micron
  • vloeistofdrukken tot 10 bar
  • vloeistofdebieten tot 15L/min (afhankelijk van het proces)
  • vloeistoftemperaturen tot 80 degC (andere temperaturen op aanvraag)
  • materiaalviscositeit tot 100.000cp

 

Informatieaanvraag




Let op onze privacybeleid.




Bovendien maakt ultrasoonbehandeling als een polymeer-ondersteunde zuiveringsmethode het mogelijk om onzuiverheden effectief te verwijderen uit gegroeide SWCNTs. Het is moeilijk om de chemische modificatie van SWCNTs op moleculair niveau te bestuderen, omdat het moeilijk is om zuivere SWNTs te verkrijgen. Uitgegroeide SWCNTs bevatten veel onzuiverheden, zoals metaaldeeltjes en amorfe koolstoffen. Ultrasoonbehandeling van SWCNTs in een monochloorbenzeen (MCB) oplossing van poly(methylmethacrylaat) PMMA gevolgd door filtratie is een effectieve manier om SWCNTs te zuiveren. Met deze polymeer-ondersteunde zuiveringsmethode kunnen onzuiverheden effectief verwijderd worden uit de gegroeide SWCNTs. Nauwkeurige regeling van de ultrasone amplitude maakt het mogelijk om beschadiging van de SWCNTs te voorkomen of te beperken.

Ultrasone apparatuur

Hielscher biedt hoge prestaties ultrasone processors voor de sonificatie van elk volume. Ultrasone apparaten van 50 watt tot 16.000 watt, die in clusters kunnen worden opgesteld, maken het mogelijk om voor elke toepassing de juiste ultrasoon te vinden, zowel in het laboratorium als in de industrie. Voor de verfijnde dispersie van nanobuisjes wordt een continue sonicatie aanbevolen. Met Hielscher's flowcellen wordt het mogelijk om CNT's te dispergeren in vloeistoffen met een verhoogde viscositeit, zoals polymeren, smeltstoffen met een hoge viscositeit en thermoplasten.

Klik hier om meer te lezen over de dispersie en modificatie van nanobuisjes door ultrageluid met hoog vermogen!

Neem contact met ons op! / Vraag het ons!

Meer informatie aanvragen

Gebruik het onderstaande formulier om meer informatie aan te vragen over ultrasone processors voor nano-dispersies en prijzen. We bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasone dispergeerder die aan uw eisen voldoet!









Let op onze privacybeleid.




Een eenvoudige manier om enkelwandige krabon Nanobuisjes chemisch te laten reageren met organische materialen door middel van ultrasoonbehandeling. Koshio et al., 2001

Microscopische beeldvorming van ultrasoon gedispergeerde SWNTs.

Ultrasone dispersie van koolstofnanobuizen: De Hielscher ultrasoon UP400S (400 W) dispergeert en ontwart CNT's snel en efficiënt tot enkelvoudige nanobuisjes.

Dispergeren van koolstofnanobuizen in water met de UP400S

Video miniatuur

 

Hielscher's ultrasonic devices are the ideal

Ultrasoon dispergeren van nanobuisjes (UP400St)

Feiten over SWNT's– diameter van ongeveer 1 nm, met een buis die miljoenen keren langer is– extreme kracht & stijfheid– zeer hoge vasthoudendheid– zeer hoge elektronische en thermische geleidbaarheid– metallisch of halfgeleidend gedrag
Krachtig ultrageluid is vaak het enige betrouwbare hulpmiddel om nanobuisjes te ontwarren en te verspreiden

CNT's verspreiden met Hielschers laboratoriumapparaat UP50H

Hielscher Ultrasonics levert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van laboratorium- tot industrieel formaat.

Ultrasoon systeem met hoge prestaties! Het productassortiment van Hielscher bestrijkt het volledige spectrum van compacte laboratorium-ultrasoneersystemen over werkbankmodellen tot volledig industriële ultrasone systemen.



Literatuur / Referenties

Wetenswaardigheden

Ultrasone apparaten worden vaak aangeduid als sonde-sonicator, ultrasone homogenisator, sonische lyser, ultrasone disruptor, ultrasone slijper, sono-ruptor, sonifier, sonische dismembrator, celontstopper, ultrasone dispergeerder of oplosser. De verschillende termen komen voort uit de verschillende toepassingen die sonicatie kan vervullen.

We bespreken graag uw proces.

Let's get in contact.