Hielscher ultralydteknologi

Slik fordeler du enkelt-veggede karbonnanorør individuelt

Enkeltbelagte karbonnanorør (SWNT eller SWCNT) har unike egenskaper, men for å uttrykke dem må de dispergeres individuelt. For å få full nytte av de eksepsjonelle egenskapene til enkeltveggede karbonnanorør, må rørene løsnes mest fullstendig. SWNTs som andre nanopartikler viser svært høy tiltrekningskraft, slik at en kraftig og effektiv teknikk trengs for en pålitelig deagglomerering og spredning. Selv om vanlige blandeteknikker ikke gir intensiteten som trengs for å avlede SWNT uten å skade dem, er det vist at høy effekt ultralyd er detalje og dispergere SWCNT. Ultrasonisk genererte kavitasjonsskjærkrafter er kraftige nok til å overvinne bindekreftene, mens ultralydintensiteten kan justeres nøyaktig for å unngå skade på SWCNT.

Problem:

Enkeltbelagte karbonnanotubes (SWCNT) er forskjellig fra multibyggede karbonnanotubes (MWNTs / MWCNTs) av deres elektriske egenskaper. Båndgapet til SWCNT kan variere fra null til 2 eV, og deres elektriske ledningsevne har metallisk eller halvledende atferd. Ettersom enkeltbelagte karbonnanotuber er svært sammenhengende, er en av de største hindringene i prosessering av SWCNTs den uoppløselige uoppløseligheten av rørene i organiske løsemidler eller vann. For å bruke fullt mulig potensial for SWCNT, er det nødvendig med en enkel, pålitelig og skalerbar deagglomereringsprosess for rørene. Spesielt gir funksjonaliseringen av CNT sideveggene eller åpne ender for å skape et passende grensesnitt mellom SWCNTene og det organiske løsningsmiddelet, bare delvis utskillelse av SWCNTene. Derfor er SWCNT mest spredt som bunter i stedet for individuelle deagglomererte tov. Hvis tilstanden under spredning er for hard, vil SWCNTene bli forkortet til lengder mellom 80 og 200 nm. For de fleste praktiske anvendelser, det vil si for halvledende eller forsterkende SWCNT, er denne lengden for liten.

Løsning:

Ultralydbehandling er en svært effektiv metode for dispergering og deagglomerering av karbonnanotubes, da ultralydbølger med høy intensitet ultralyd genererer kavitasjon i væsker. Lydbølgene som forplantes i væskemediene, resulterer i vekslende høytrykks (kompresjons) og lavtrykkssykluser, med frekvenser avhengig av frekvensen. Under lavtrykkssyklusen oppretter høy-intensitets ultralydbølger små vakuumbobler eller hulrom i væsken. Når boblene oppnår et volum der de ikke lenger kan absorbere energi, kollapser de voldsomt under en høytrykkssyklus. Dette fenomenet kalles kavitasjon. Under implosjonen oppnås svært høye temperaturer (ca. 5.000K) og trykk (ca. 2.000atm) lokalt. Implosjonen av kavitasjonsboblen resulterer også i flytende stråler med opptil 280m / s hastighet. Disse flytende jetstrømmene som kommer fra Ultralydkavitasjon, overvinne bindekreftene mellom karbonnanotubene og følgelig blir nanorørene deagglomerert. En mild, kontrollert ultralydbehandling er en passende metode for å skape surfaktantstabiliserte suspensjoner av dispergerte SWCNT med høy lengde. For kontrollert produksjon av SWCNT, gjør Hielschers ultralydsprosessorer muligheten til å kjøre på et bredt spekter av ultralydsparametersett. Ultralydamplituden, væsketrykket og væskesammensetningen kan varieres henholdsvis til det spesifikke materialet og prosessen. Dette gir variable muligheter for justeringer, for eksempel

  • sonotrode amplituder på opptil 170 mikron
  • væsketrykk på opptil 10 barer
  • væskestrømningshastigheter på opptil 15L / min (avhengig av prosessen)
  • flytende temperaturer på opptil 80 grader (andre temperaturer på forespørsel)
  • material viskositet på opptil 100.000cp

 

Videre tillater ultralydbehandling som en polymerassistert rensemetode å fjerne urenheter fra as-vokst SWCNT, effektivt. Det er vanskelig å studere den kjemiske modifikasjonen av SWCNT på molekylær nivå, fordi det er vanskelig å oppnå rene SWNT. As-grown SWCNTs inneholder mange urenheter, som metallpartikler og amorfe karboner. Ultralydbehandling av SWCNT i en monoklorbenzen (MCB) løsning av poly (metylmetakrylat) PMMA etterfulgt av filtrering er en effektiv måte å rense SWCNT på. Denne polymerassisterte rensemetoden tillater effektivt fjerning av urenheter fra såkalte SWCNT. Nøyaktig kontroll av ultrasoniseringsamplituden gjør det mulig å unngå eller begrense skade på SWCNTene.

Dispergerende karbonnanorør

 

Hielschers ultralydsutstyr er det ideelle

Ultralyd dispergering av nanorør (UP400S)

Fakta om SWNTs– diameter på ca. 1 nm, med et rør millioner ganger lengre– ekstrem styrke & stivhet– veldig høy fasthet– meget høy elektronisk og termisk ledningsevne– metallisk eller halvledende atferd

Effekt ultralyd er ofte det eneste pålitelige verktøyet for å fjerne og dispergere nanorør

Disperserende CNT med Hielscher's lab-enhet UP50H

Ultralydutstyr

Hielscher tilbyr høy ytelse ultralydsprosessorer for sonikering av hvert volum. Ultralydsenheter fra 50 watt opp til 16.000 watt, som kan sette opp i klaser, gjør det mulig å finne riktig ultralyd for hver applikasjon, både i laboratoriet og i industrien. For den sofistikerte spredning av nanorør anbefales en kontinuerlig sonikering. Ved hjelp av Hielschers strømningsceller blir det mulig å dispergere CNT i væsker med forhøyet viskositet, så som polymerer, høy viskositetsmelt og termoplast.

Klikk her for å lese mer om spredning og modifisering av nanorør ved hjelp av ultralyd med høy effekt!

High Power Ultrasound Devices er en effektiv industriell prosesseringsteknikk for oppløsning, homogenisering, dispergering, deagglomerering og ekstraksjon.

industriell ultralydsprosessor UIP16000 (16kW) for høyvolumstrømmer

Kontakt oss / be om mer informasjon

Snakk med oss ​​om dine krav til behandling. Vi vil anbefale de mest egnede oppsett- og behandlingsparametrene for prosjektet ditt.





Vær oppmerksom på at Personvernregler.




Fakta Verdt å vite

Ultralydapparater blir ofte referert til som sonde sonicator, ultralyd homogenisator, sonic lyser, ultralyd disruptor, ultralydslibber, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, celleforstyrrende, ultralyd dispergerer eller oppløsningsmiddel. De forskjellige betingelsene er resultatet av de forskjellige programmene som kan oppfylles av lydbehandling.