Hielscher Ultrasonics
Z przyjemnością omówimy Twój proces.
Zadzwoń do nas: +49 3328 437-420
Napisz do nas: info@hielscher.com

Nanorurki z azotku boru – Złuszczony i rozproszony za pomocą sonikacji

Ultradźwięki są z powodzeniem stosowane do przetwarzania i dyspersji nanorurek azotku boru (BNNT). Sonikacja o wysokiej intensywności zapewnia jednorodne rozszczepianie i dystrybucję w różnych roztworach, a tym samym jest kluczową techniką przetwarzania w celu włączenia BNNT do roztworów i matryc.

Ultradźwiękowe przetwarzanie nanorurek azotku boru

W celu włączenia nanorurek azotku boru (BNNT) lub nanostruktur azotku boru (BNN), takich jak nanosheets i nanoribbons do roztworów ciekłych lub matryc polimerowych, wymagana jest skuteczna i niezawodna technika dyspersji. Dyspersja ultradźwiękowa zapewnia wymaganą energię do złuszczania, rozplątywania, rozpraszania i funkcjonalizacji nanorurek azotku boru i nanostruktur azotku boru z wysoką wydajnością. Precyzyjnie kontrolowane parametry przetwarzania ultradźwięków o wysokiej intensywności (tj. energia, amplituda, czas, temperatura i ciśnienie) pozwalają na indywidualne dostosowanie warunków przetwarzania do docelowego celu procesu. Oznacza to, że intensywność ultradźwięków można regulować w odniesieniu do konkretnego preparatu (jakość BNNT, rozpuszczalnik, stężenie ciało stałe-ciecz itp.), uzyskując w ten sposób optymalne wyniki.

Nanorurki z azotku boru (BNNT) mogą być syntetyzowane za pomocą sonikacji

Ultradźwiękowa ścieżka syntezy nanokubków z azotku boru
(badanie i grafika: Yu et al. 2012)

Zastosowania ultradźwiękowego przetwarzania BNNT i BNN obejmują pełny zakres od jednorodnej dyspersji dwuwymiarowych nanostruktur azotku boru (2D-BNN), do ich funkcjonalizacji i chemicznego złuszczania jednowarstwowego heksagonalnego azotku boru. Poniżej przedstawiamy szczegóły dotyczące dyspersji ultradźwiękowej, złuszczania i funkcjonalizacji BNNT i BNN.

Zapytanie o informacje







Dyspersja nanorurek azotku boru przy użyciu ultrasonografów o wysokiej intensywności firmy Hielscher Ultrasonics

Instalacja dyspergatorów ultradźwiękowych (2x UIP1000hdT) do przetwarzania nanorurek azotku boru na skalę przemysłową

Dyspersja ultradźwiękowa nanorurek azotku boru

Gdy nanorurki z azotku boru (BNNT) są stosowane do wzmacniania polimerów lub syntezy nowych materiałów, wymagana jest jednolita i niezawodna dyspersja w matrycy. Dyspergatory ultradźwiękowe są szeroko stosowane do rozpraszania nanomateriałów, takich jak CNT, nanocząstki metaliczne, cząstki typu core-shell i inne rodzaje nanocząstek w drugiej fazie.
Dyspersja ultradźwiękowa została z powodzeniem zastosowana do rozplątywania i równomiernego rozprowadzania BNNT w roztworach wodnych i niewodnych, w tym etanolu, etanolu PVP, etanolu TX100, a także różnych polimerów (np. poliuretanu).
Powszechnie stosowanym środkiem powierzchniowo czynnym do stabilizacji ultradźwiękowo przygotowanej dyspersji BNNT jest 1% wag. roztwór dodecylosiarczanu sodu (SDS). Na przykład, 5 mg BNNT rozprasza się ultradźwiękowo w fiolce z 5 ml 1% wag. SDS przy użyciu dyspergatora z sondą ultradźwiękową, takiego jak UP200St (26 kHz, 200 W).

Wodna dyspersja BNNT przy użyciu ultradźwięków

Ze względu na silne oddziaływania van der Waalsa i hydrofobową powierzchnię, nanorurki z azotku boru są słabo dyspergowalne w roztworach wodnych. Aby rozwiązać te problemy, Jeon et al. (2019) wykorzystali Pluronic P85 i F127, które mają zarówno grupy hydrofilowe, jak i hydrofobowe do funkcjonalizacji BNNT pod wpływem sonikacji.

Redukcja długości i cięcie nanorurek azotku boru (BNNT) za pomocą ultradźwięków o wysokiej intensywności

Obrazy SEM skróconych BNNT po różnych czasach trwania sonikacji. Jak pokazano, długości tych BNNT zmniejszają się wraz ze wzrostem łącznego czasu trwania sonikacji.
(badanie i zdjęcie: Lee et al. 2012)

Wolne od środków powierzchniowo czynnych złuszczanie nanosieci azotku boru za pomocą sonikacji

Lin et al. (2011) przedstawiają czystą metodę eksfoliacji i dyspersji heksagonalnego azotku boru (h-BN). Heksagonalny azotek boru jest tradycyjnie uważany za nierozpuszczalny w wodzie. Udało im się jednak wykazać, że woda jest skuteczna w złuszczaniu warstwowych struktur h-BN za pomocą ultradźwięków, tworząc "czyste" wodne dyspersje nanosieci h-BN bez użycia środków powierzchniowo czynnych lub funkcjonalizacji organicznej. Ten ultradźwiękowy proces eksfoliacji wytworzył kilkuwarstwowe nanoarkusze h-BN, a także jednowarstwowe nanoarkusze i gatunki nanowstęg. Większość nanoarkuszy miała zmniejszone rozmiary boczne, co przypisano cięciu macierzystych arkuszy h-BN wywołanych hydrolizą wspomaganą sonikacją (potwierdzoną testem amoniaku i wynikami spektroskopii). Hydroliza indukowana ultradźwiękami sprzyjała również eksfoliacji nanosheetów h-BN, wspomagając efekt polarności rozpuszczalnika. Nanocząstki h-BN w tych "czystych" wodnych dyspersjach wykazywały dobrą przetwarzalność metodami roztworowymi, zachowując swoje właściwości fizyczne. Zdyspergowane w wodzie nanosiatki h-BN wykazywały również silne powinowactwo do białek, takich jak ferrytyna, co sugeruje, że powierzchnie nanosiatek były dostępne do dalszych biokoniugacji.

Ultrasonicator UP200St (200W) dyspergujący sadzę w wodzie przy użyciu 1%wt Tween80 jako środka powierzchniowo czynnego.

Dyspersja ultradźwiękowa sadzy przy użyciu ultrasonografu UP200St

Miniatura wideo

Zapytanie o informacje







Metoda dyspersji sonomechanicznej wykorzystująca kawitację ultradźwiękową i siły ścinające jest czysto fizycznym podejściem do mieszania, które okazało się zdolne do usuwania BNNT i stabilizacji poszczególnych BNNT przy jednoczesnym zachowaniu ich integralności i wewnętrznych właściwości. Stosując odpowiednią energię ultradźwiękową (Ws / ml), tj. dostosowaną amplitudę i czas trwania sonikacji, dyspersja ultradźwiękowa może równomiernie rozplątywać i rozpraszać BNNTS. Wyższe amplitudy i dłuższa sonikacja mogą być stosowane, jeśli długość nanorurek azotku boru powinna zostać zmniejszona. Przeczytaj więcej o ultradźwiękowej redukcji rozmiaru i cięciu długości BNNT w następnej sekcji.

Ultradźwiękowa redukcja rozmiaru i cięcie nanorurek azotku boru

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.

Nanorurki z azotku boru można skutecznie rozpraszać i zmniejszać ich długość za pomocą ultradźwięków o wysokiej intensywności

(c) Dobrze rozdrobnione mPEG-DSPE/BNNT w wodzie (po 2 h sonikacji). (d) Schematyczny przedstawiciel BNNT sfunkcjonalizowany przez cząsteczkę mPEG-DSPE
(badanie i zdjęcie: Lee et al. 2012)

Dyspersja ultradźwiękowa jest dobrze ugruntowaną techniką dyspergowania i złuszczania nanorurek azotku boru.

Homogenizator ultradźwiękowy UP400St do dyspersji nanorurek azotku boru (BNNT)

Zapytanie o informacje







Wysokowydajne ultradźwięki do przetwarzania BNNT

Inteligentne funkcje ultradźwiękowców Hielscher zostały zaprojektowane tak, aby zagwarantować niezawodne działanie, powtarzalne wyniki i łatwość obsługi. Ustawienia operacyjne są łatwo dostępne i wybierane za pomocą intuicyjnego menu, do którego można uzyskać dostęp za pomocą cyfrowego kolorowego wyświetlacza dotykowego i pilota zdalnego sterowania. W związku z tym wszystkie warunki przetwarzania, takie jak energia netto, energia całkowita, amplituda, czas, ciśnienie i temperatura są automatycznie rejestrowane na wbudowanej karcie SD. Pozwala to na rewizję i porównanie poprzednich przebiegów sonikacji oraz optymalizację procesu eksfoliacji i dyspersji nanorurek azotku boru i nanomateriałów z najwyższą wydajnością.
Systemy Hielscher Ultrasonics są wykorzystywane na całym świecie do produkcji wysokiej jakości BNNT. Przemysłowe ultrasonografy firmy Hielscher mogą z łatwością pracować z wysokimi amplitudami w trybie ciągłym (24/7/365). Amplitudy do 200 µm można łatwo generować w sposób ciągły za pomocą standardowych sonotrod (sondy ultradźwiękowe / rogi). Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są dostosowane sonotrody ultradźwiękowe. Ze względu na ich solidność i niskie koszty utrzymania, nasze ultradźwiękowe systemy złuszczania i dyspersji są powszechnie instalowane do ciężkich zastosowań i w wymagających środowiskach.
Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe.
Procesory ultradźwiękowe Hielscher do dyspersji i złuszczania nanorurek azotku boru, a także CNT i grafenu są już instalowane na całym świecie na skalę komercyjną. Skontaktuj się z nami już teraz, aby omówić proces produkcji BNNT! Nasz doświadczony personel chętnie podzieli się dodatkowymi informacjami na temat procesu eksfoliacji, systemów ultradźwiękowych i cen!
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Skorzystaj z poniższego formularza, aby uzyskać dodatkowe informacje na temat procesorów ultradźwiękowych, aplikacji i ceny. Z przyjemnością omówimy z Tobą Twój proces i zaoferujemy Ci system ultradźwiękowy spełniający Twoje wymagania!









Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.




Ultradźwiękowe homogenizatory o wysokim ścinaniu są stosowane w procesach laboratoryjnych, laboratoryjnych, pilotażowych i przemysłowych.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do mieszania, dyspersji, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.



Literatura / Referencje

Fakty, które warto znać

Nanorurki i nanomateriały z azotku boru

Nanorurki z azotku boru oferują unikalną strukturę atomową złożoną z atomów boru i azotu ułożonych w sześciokątną sieć. Struktura ta zapewnia BNNT wiele doskonałych właściwości wewnętrznych, takich jak doskonała wytrzymałość mechaniczna, wysoka przewodność cieplna, izolacja elektryczna, właściwości piezoelektryczne, zdolność ekranowania neutronów i odporność na utlenianie. Pasmo 5 eV może być również regulowane za pomocą poprzecznych pól elektrycznych, co sprawia, że BNNT są interesujące dla urządzeń elektronicznych. Ponadto BNNT mają wysoką odporność na utlenianie do 800°C, wykazują doskonałą piezoelektryczność i mogą być dobrym materiałem do przechowywania wodoru w temperaturze pokojowej.

BNNT a grafen: BNNT są strukturalnymi odpowiednikami grafenu. Główną różnicą między nanomateriałami na bazie azotku boru a ich odpowiednikami na bazie węgla jest charakter wiązań między atomami. Wiązanie C-C w nanomateriałach węglowych ma czysto kowalencyjny charakter, podczas gdy wiązania B-N mają częściowo jonowy charakter ze względu na pary e w sp2 zhybrydyzowanych B-N. (por. Emanet et al. 2019)

BNNT a nanorurki węglowe: Nanorurki z azotku boru (BNNT) wykazują podobną rurową nanostrukturę do nanorurek węglowych (CNT), w których atomy boru i azotu ułożone są w sześciokątną sieć.

Xeny: Kseny to dwuwymiarowe, monoelementowe nanomateriały. Wyróżniającymi się przykładami są borofen, galenen, silicen, germanen, stanen, fosforen, arsenen, antymonen, bizmuten, telluren i selenen. Kseneny mają niezwykłe właściwości materiałowe, które mają potencjał do przełamania ograniczeń dotyczących praktycznych zastosowań innych materiałów 2D. Dowiedz się więcej o ultradźwiękowym złuszczaniu ksenonów!


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Asortyment produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum, od kompaktowych ultrasonografów laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po w pełni przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.

Z przyjemnością omówimy Twój proces.

Bądźmy w kontakcie.