Koolstofnanobuizen zijn sterk en flexibel, maar zeer samenhangend. Ze zijn moeilijk te dispergeren in vloeistoffen, zoals water, ethanol, olie, polymeer of epoxyhars. Ultrasoon geluid is een doeltreffende methode om discrete – enkele verspreide – koolstof nanobuisjes.

Koolstofnanobuizen (Carbon Nanotubes - CNT) worden gebruikt in kleefstoffen, coatings en polymeren en als elektrisch geleidende vulstoffen in kunststoffen om statische ladingen af te voeren in elektrische apparatuur en in elektrostatisch overschilderbare carrosseriepanelen van auto's. Door het gebruik van nanobuizen kunnen polymeren beter bestand worden gemaakt tegen temperaturen, agressieve chemicaliën, corrosieve omgevingen, extreme druk en slijtage. Er zijn twee categorieën koolstofnanobuizen: Enkelwandige nanobuisjes (SWNT) en meerwandige nanobuisjes (MWNT).

Koolstofnanobuizen zijn in het algemeen verkrijgbaar als droog materiaal, bijvoorbeeld bij bedrijven zoals SES-onderzoek of CNT Co., Ltd. Een eenvoudig, betrouwbaar en schaalbaar proces voor de deagglomeratie is nodig om de nanobuizen maximaal te benutten. Voor vloeistoffen tot 100.000cP is ultrageluid een zeer effectieve technologie voor het dispergeren van nanobuizen in water, olie of polymeren in lage of hoge concentraties. De vloeibare straalstromen als gevolg van ultrasone cavitatieOverwinnen de bindingskrachten tussen de nanobuizen, en scheid de buizen. Door de ultrasoon gegenereerde afschuifkrachten en micro turbulenties echografie kan helpen bij de bekleding en de chemische reactie van nanobuizen met andere materialen, ook.

In het algemeen wordt een grove nanobuis-dispersie eerst voorgemengd met een standaard roerder en vervolgens gehomogeniseerd in de ultrasone flowcel-reactor. De video hieronder toont een laboratoriumproef (batch sonicatie met behulp van een UP400S) dispergeert meerwandige koolstofnanobuisjes in water bij lage concentratie. Vanwege de chemische aard van koolstof is het dispergeergedrag van nanobuisjes in water nogal moeilijk. Zoals in de video te zien is, kan gemakkelijk worden aangetoond dat ultrasoonbehandeling in staat is nanobuisjes effectief te dispergeren.

Spreiding van de individuele SWNTs van hoog Lengte

Een belangrijk probleem voor de verwerking en manipulatie van SWNTs is de inherente onoplosbaarheid van de buizen in gebruikelijke organische oplosmiddelen en water. Functionalisering van de nanobuis zijwand of open uiteinden om een ​​geschikte interface tussen de SWNTs en het oplosmiddel meestal leiden tot gedeeltelijke afschilfering van de SWNT touwen, maar maken.
Hierdoor worden de SWNT kenmerkend gedispergeerd als bundels dan volledig geïsoleerd individuele objecten. Ook wanneer zware omstandigheden toegepast tijdens het dispergeren, worden de SWNT's ingekort tot lengtes van 80 tot 200 nm. Hoewel dit nuttig is voor bepaalde tests, deze lengte te klein voor de meeste praktische toepassingen, zoals halfgeleidend of versterken SWNT's. Gecontroleerde, milde ultrasone behandeling (bijvoorbeeld door UP200Ht met 40mm sonotrode) Een doeltreffende procedure voor waterige dispersies van lange individuele SWNTs bereiden. Sequenties van milde ultrasone trillingen het minimaliseren van de verkorting en laat maximaal behoud van structurele en elektronische eigenschappen.

Zuivering van SWNT door middel van polymeergeassisteerde ultrasoontechniek

Het is moeilijk om de chemische modificatie van SWNTs op moleculair niveau te bestuderen, omdat moeilijk is om zuivere SWNTs verkrijgen. Als volwassen SWNTs bevatten veel verontreinigingen, zoals metalen deeltjes en amorfe koolstoffen. Ultrasone trillingen van SWNT's in monochloorbenzeen (MCB) oplossing van poly (methylmethacrylaat) PMMA gevolgd door filtratie is een effectieve manier om SWNTs zuiveren. Dit polymeer ondersteunde zuiveringsmethode maakt om onzuiverheden uit als volwassen SWNTs effectief verwijderen. (Yudasaka et al.) Nauwkeurige besturing van de ultrasone trillingen amplitude maakt het mogelijk om schade te beperken tot de SWNT's.

Hielscher's breed scala van ultrasone toestellen en accessoires voor de efficiënte dispergeren van nanobuizen.

• Compact laboratorium apparaten van maximaal 400 watt ultrageluid vermogen het dispergeren in kleinere hoeveelheden tot 2 liter
• UIP500hdT, UIP1000hdT en UIP1500hdT zijn ultrasone processoren die grotere volumes kunnen verwerken.
• Ultrasone systemen 2kW (UIP2000hdT) en 4kW (UIP4000hdT) kan worden gebruikt voor het dispergeren van koolstofnanobuisjes op productieschaal. UIP10000 (10 kilowatt) en de UIP16000 (16 kilowatt) kan worden gebruikt in clusters van verscheidene afzonderlijke eenheden voor verwerking van koolstofnanobuizen op grote schaal.”

Literatuur

• 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.