Jednostronne nanorurki węglowe (SWNT lub SWCNT) mają unikalne cechy, ale aby je wyrazić, muszą być indywidualnie rozproszone. Aby w pełni wykorzystać wyjątkową charakterystykę nanorurek węglowych o pojedynczej ściance, rury muszą być całkowicie rozplątane. SWNT, podobnie jak inne nanocząsteczki, wykazują bardzo duże siły przyciągania, tak że do niezawodnej deaglomeracji i dyspersji potrzebna jest skuteczna i wydajna technika. Podczas gdy powszechne techniki mieszania nie zapewniają intensywności potrzebnej do detekcji SWNT bez ich uszkodzenia, udowodniono, że ultrasoniki o dużej mocy rozdzielają i rozpraszają SWCNT. Wytwarzane ultradźwiękami kawitacyjne siły ścinające są wystarczająco silne, aby pokonać siły wiążące, podczas gdy natężenie ultradźwięków można dokładnie ustawić, aby uniknąć uszkodzeń SWCNT.

Problem:

Jednostronne nanorurki węglowe (SWCNT) różnią się od wielościennych nanorurek węglowych (MWNT / MWCNT) pod względem ich właściwości elektrycznych. Pasmo wzbronione SWCNT może wynosić od zera do 2 eV, a ich przewodnictwo elektryczne ma charakter metaliczny lub półprzewodnikowy. Ponieważ jednościenne węglowe nanorurki są wysoce spoiste, jedną z głównych przeszkód w przetwarzaniu SWCNT jest nieodłączna nierozpuszczalność rur w rozpuszczalnikach organicznych lub wodzie. Aby wykorzystać pełen potencjał SWCNT, potrzebny jest prosty, niezawodny i skalowalny proces deaglomeracji rurek. W szczególności, funkcjonalizacja ścianek bocznych CNT lub otwartych końców w celu utworzenia odpowiedniego interfejsu pomiędzy SWCNT a rozpuszczalnikiem organicznym powoduje jedynie częściowe złuszczanie SWCNT. Dlatego też SWCNT są najczęściej rozproszone w postaci wiązek, a nie pojedynczych deaglomerowanych sznurów. Jeżeli stan podczas dyspersji jest zbyt surowy, SWCNT zostaną skrócone do długości pomiędzy 80 a 200 nm. Dla większości zastosowań praktycznych, tj. Dla półprzewodników lub wzmacniania SWCNT, długość ta jest zbyt mała.

Rozwiązanie:

Ultradźwięki są bardzo skuteczną metodą rozpraszania i deaglomeracji nanorurek węglowych, ponieważ fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności ultradźwięków generują kawitację w cieczach. Fale dźwiękowe propagowane w ośrodku płynnym powodują przemienne cykle wysokiego ciśnienia (kompresji) i niskiego ciśnienia (rozrzedzenie), z szybkościami zależnymi od częstotliwości. Podczas cyklu niskiego ciśnienia, ultradźwiękowe fale o dużej intensywności wytwarzają małe pęcherzyki próżniowe lub puste przestrzenie w cieczy. Kiedy bąbelki osiągają objętość, przy której nie mogą już absorbować energii, zapadają się gwałtownie podczas cyklu wysokiego ciśnienia. Zjawisko to nazywane jest kawitacją. Podczas implozji osiągane są lokalnie bardzo wysokie temperatury (ok. 5000K) i ciśnienia (ok. 2000atm). Implozja pęcherzyków kawitacyjnych powoduje również dysze cieczy o prędkości do 280 m / s. Strumienie ciekłego strumienia pochodzące z Kawitacja ultradźwiękowa, Przezwyciężyć siły wiązania między nanorurkami węglowymi, a co za tym idzie, nanorurki się deaglomeracji. Łagodny kontrolowane leczenie ultradźwiękowy jest odpowiednią metodą do tworzenia zawiesin środkami powierzchniowo stabilizowany rozproszonych SWCNTs o dużej długości. Do kontrolowanego wytwarzania SWCNTs ultradźwiękowe procesory Hielscher pozwala na prowadzenie w szerokim zakresie parametrów ultradźwiękowych zestawów. Ultradźwiękowy amplituda ciśnienia cieczy i skład cieczy może się zmieniać odpowiednio do określonych materiałów i procesów. Daje to możliwości regulacji zmiennych, takich jak

• Amplitudy Sonotroda do 170 mikronów
• Ciekłe ciśnieniem do 10 barów
• Szybkość przepływu cieczy do 15L / min (w zależności od procesu)
• Ciekłe temperatury do 80 ° C (inne temperatury na zamówienie)
• Lepkość materiału do 100.000cp

 

Ponadto, działanie ultradźwiękami w sposób oczyszczania polimeru wspomagane pozwala na usunięcie zanieczyszczeń z tak uprawianych SWCNTs skutecznie. Jest to trudne do badania chemicznej modyfikacji SWCNTs na poziomie molekularnym, ponieważ jest trudne do uzyskania czystych SWNT. Jak wyhodowana SWCNTs zawiera wiele zanieczyszczeń, takich jak cząstki metalu i bezpostaciowe atomów węgla. Ultradźwięki SWCNTs w monochlorobenzen (MCB) roztworu poli (metakrylanu metylu) PMMA, następnie przesączono jest skutecznym sposobem oczyszczania SWCNTs. Ten sposób oczyszczania polimeru wspomagane umożliwia usuwanie zanieczyszczeń ze jak wyhodowana SWCNTs efektywnie. Ścisła kontrola amplitudy ultrasonikacji pozwala uniknąć lub ograniczyć uszkodzenia SWCNTs.

Sprzęt ultradźwiękowy

Hielscher oferuje wysoką wydajność Procesory ultradźwiękowe ultradźwiękami dla każdego tomu. Urządzenia ultradźwiękowe od 50 watów do 16.000 watów, które mogłyby utworzonych w ramach klastrów, pozwalają znaleźć odpowiedni ultradźwiękowy dla każdej aplikacji, w laboratorium, jak iw przemyśle. Dla wyrafinowanych dyspersji nanorurek, zalecane jest ciągłe działanie ultradźwiękami. Stosując komórki przepływowe Hielscher jest, staje się możliwe, aby rozproszyć CNT do cieczy o podwyższonej lepkości, takich jak polimery o wysokiej lepkości wytopów i termoplastycznych.

Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o dyspersji i modyfikacji nanorurek za pomocą ultradźwięków o dużej mocy!