Dispersão de ultra-sons de nanotubos de carbono (CNT)
Carbonnanotubes são fortes e flexíveis, mas muito coesa. Eles são difíceis de dispersar em líquidos, tais como água, etanol, óleo, de polímero ou de resina epoxi. O ultra-som é um método eficaz para obter discreta – single-dispersa – nanotubos de carbono.
Carbonnanotubes (CNT) são utilizados em adesivos, revestimentos e polímeros e materiais de enchimento electricamente condutores, como em plásticos para dissipar as cargas estáticas em equipamentos eléctricos e em painéis de corpo automóvel electrostaticamente que podem ser pintadas. Através da utilização de nanotubos, os polímeros podem ser tornadas mais resistentes contra as temperaturas, produtos químicos corrosivos, ambientes corrosivos, pressões extremas e abrasão. Existem duas categorias de nanotubos de carbono: Parede Simples nanotubos (SWNT) e nanotubos de multi-parede (MWNT).
Carbonnanotubes são geralmente disponíveis como material seco, por exemplo de empresas, como Pesquisa SES ou CNT Co., Ltd. É necessário um processo simples, confiável e escalável para deagglomeration, a fim de utilizar os nanotubos ao seu potencial máximo. Para líquidos de até 100.000cP o ultrassom é uma tecnologia muito eficaz para a dispersão de nanotubos em água, óleo ou polímeros em concentrações baixas ou altas. As correntes de jato líquido resultantes de cavitação ultra-sônica, Ultrapassar as forças de ligação entre os nanotubos, e separar os tubos. Por causa das forças de cisalhamento geradas por ultra-sons e ultra-som micro turbulências podem auxiliar no revestimento de superfície e química da reacção de nanotubos com outros materiais também.
Geralmente, uma dispersão nanotubo grossa é primeiramente pré-misturada por um agitador padrão e, em seguida, homogeneizada no reator de células de fluxo ultrassônicas. O vídeo abaixo (Clique na imagem para começar!) mostra uma avaliação de laboratório (sonsato em lote usando um UP400S) Dispersar carbonnanotubes multicamadas em água a baixa concentração. Devido à natureza química do carbono o comportamento de dispersão de nanotubos em água é bastante difícil. Como mostrado no vídeo, que pode ser facilmente demonstrado que a ultra-sons é capaz de dispersar os nanotubos de forma eficaz.
Dispersão de nanotubos individuais de alta Comprimento
Um problema importante para o processamento e manipulação de nanotubos de carbono é a insolubilidade inerente dos tubos em solventes orgânicos comuns e água. A funcionalização da parede lateral ou de nanotubos de extremidades abertas para criar uma interface apropriada entre os nanotubos de carbono e o solvente principalmente levar a esfoliação parcial das cordas SWNT, somente.
Como resultado, os nanotubos de carbono são tipicamente dispersos como feixes em vez de objectos individuais completamente isoladas. Quando as condições muito duras são empregues durante a dispersão, os nanotubos de carbono são encurtados para comprimentos entre 80 e 200 nm. Embora este é útil para certos ensaios, este comprimento é demasiado pequena para a maioria das aplicações práticas, tais como nanotubos de carbono semicondutores ou de reforço. Controlado, o tratamento de ultra-sons leve (por exemplo, por UP200Ht os 40mm sonotrodo) É um processo eficaz para preparar dispersões aquosas de nanotubos individuais longos. Sequências de ultra-som leve minimizar o encurtamento e permitir a conservação máxima de propriedades estruturais e electrónicos.
Purificação do SWNT por Ultrassônica Assistida por Polímero
É difícil para estudar a modificação química de nanotubos de carbono ao nível molecular, pois é difícil a obtenção de nanotubos de carbono puros. Como nanotubos de carbono-cultivadas contêm muitas impurezas, tais como partículas de metal e carbono amorfo. Ultra-som dos nanotubos de carbono em uma solução de monoclorobenzeno (MCB) de poli (metacrilato de metilo) PMMA, seguida de filtração é um meio eficaz para purificar nanotubos de carbono. Este método de purificação assistida-polímero permite a remover impurezas de nanotubos de carbono como-cultivadas de forma eficaz. (Yudasaka et al.) O controle preciso da amplitude ultra-sons permite limitar os danos para os nanotubos de carbono.
Hielscher um gama de dispositivos ultra-sónicos e acessórios para a dispersão eficiente de nanotubos.
- dispositivos compactos de laboratório de até potência de 400 watts para a dispersão em volumes mais pequenos de até 2 litros
- 500 e 1.000 e 2.000 watts processadores ultra-sônicos, como o UIP1000hd pode processar volumes maiores.
- sistemas de ultra-som de 2, 4, 10 e 16kW e mais para o processamento a nível comercial.
Literatura
Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Uma maneira simples de reagir quimicamente de parede simples Crabon Nanotubos com materiais orgânicos Utilizando Ultra-som; em Nano Letters, Vol. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.
Yudasaka, M .; Zhang, M .; Jabs, C .; Iijima, S. (2000): APPL. Phys. A 2000, 71, 449.
Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): As dispersões de Pessoa de parede única nanotubos de carbono de alta Comprimento, em: Langmuir, Vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.