Carbonnanotubes sunt puternice si flexibile, dar foarte coezivă. Ele sunt dificil de dispersat în lichide, cum ar fi apa, etanol, ulei, polimer sau o rășină epoxidică. Cu ultrasunete este o metodă eficientă de a obține discret – single-dispersate – nanotuburi de carbon.

Carbonnanotubes (CNT) sunt utilizate în adezivi, acoperiri și polimeri și materiale de umplutură conducătoare electric în materiale plastice pentru a disipa sarcini statice în echipamentele electrice și în panourile de caroserie de automobile electrostatică vopsit. Prin utilizarea nanotuburilor, polimeri pot fi făcute mai rezistente la temperaturi, produse chimice concentrate, medii corozive, presiuni extreme și abraziune. Există două categorii de nanotuburi de carbon: nanotuburi de un singur perete (SWNT) și nanotuburile multi-perete (MWNT).

Carbonnanotubes sunt disponibile în general ca material uscat, de ex de la companii, cum ar fi Cercetare SES sau CNT Co., Ltd. Este nevoie de un proces simplu, fiabil și scalabil pentru deaglomerare, pentru a utiliza nanotuburile la potențialul lor maxim. Pentru lichide de până la 100.000cP ultrasunete este o tehnologie foarte eficientă pentru dispersarea nanotuburilor în apă, ulei sau polimeri la concentrații mici sau mari. Jetul lichid curge ca urmare a cavitatie cu ultrasunete, A depăși forțele de unire dintre nanotuburi, și se separă tuburile. Din cauza forțelor de forfecare generate cu ajutorul ultrasunetelor și micro turbulenŃe ultrasunete poate ajuta în reacția de acoperire a suprafeței și chimică a nanotuburilor cu alte materiale, de asemenea.

În general, o dispersie grosivă nanotube este mai întâi amestecată de un agitator standard și apoi omogenizată în reactorul cu celule de flux cu ultrasunete. Video de mai jos (Faceți clic pe imagine pentru a începe!) arată un proces de laborator (sonicare lot folosind un UP400S) Dispersarea carbonnanotubes multiwall în apă la o concentrație scăzută. Din cauza naturii chimice a carbonului comportamentul de dispersie a nanotuburilor în apă este destul de dificil. După cum se arată în video, se poate demonstra cu ușurință că ultrasonicare este capabil de a dispersa în mod eficient nanotuburi.

Dispersarea SWNTs individuale de înaltă Lungime

O problemă majoră pentru prelucrarea și manipularea SWNTs este insolubilitate inerent al tuburilor în solvenți organici obișnuiți și apă. Funcționalizarea peretelui lateral nanotub sau capetele deschise pentru a crea o interfață corespunzătoare între SWNTs și solventul conducă mai ales la exfolierea parțială a corzi SWNT, numai.
Ca rezultat, SWNTs sunt dispersate în mod obișnuit ca mănunchiuri, mai degrabă decât obiecte individuale complet izolate. Atunci când condițiile prea dure sunt utilizate în timpul dispersiei, SWNTs sunt scurtate la lungimi între 80 și 200Nm. Cu toate că acest lucru este util pentru anumite teste, această lungime este prea mic pentru cele mai multe aplicații practice, cum ar fi SWNTs semiconducting sau de armare. Controlată, tratamentul cu ultrasunete ușoare (de exemplu, prin UP200Ht cu 40mm sonotrode) Este o procedură eficientă pentru prepararea de dispersii apoase de SWNTs individuale lungi. Secvențe de ultrasonication ușoară a minimiza scurtarea și permite conservarea maximă a proprietăților structurale și electronice.

Purificarea SWNT prin sonicare asistată de polimeri

Imagine: Koshio 2001

Este dificil de a studia modificarea chimică a SWNTs la nivel molecular, deoarece este dificil să se obțină SWNTs puri. As-cultivate SWNTs conțin multe impurități, cum ar fi particule de metal și carbon amorf. Ultrasonication de SWNTs într-o soluție de monoclorbenzen (MCB) din poli (metacrilat de metil) PMMA, urmată de filtrare este un mod eficient de a purifica SWNTs. Această metodă de purificare asistata de polimer permite îndepărtarea impurităților din SWNTs ca-crescute în mod eficient. (Yudasaka și colab.) Un control precis al amplitudinii ultrasonication permite limitarea daunelor la SWNTs.

Hielscher un Gama de dispozitive cu ultrasunete si accesorii pentru eficienta dispersie a nanotuburilor.

• Dispozitive de laborator compacte de până la putere de 400 wați pentru dispersie în volume mai mici, de până la 2 litri
• 500 de și 1000 și 2000 wați procesoare cu ultrasunete, cum ar fi Uip1000hd poate procesa volume mai mari.
• Sisteme cu ultrasunete a 2. 4. 10 și 16kW și mai mult pentru prelucrare la nivel comercial.

Literatură

Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Un mod simplu de a reacționează chimic cu un singur perete Crabon nanotuburi cu materiale organice Utilizarea Ultrasonication; în Nano Letters, Voi. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.

Yudasaka, M .; Zhang, M .; Jabs, C .; Iijima, S. (2000): APPL. Phys. Un 2000, 71, 449.

Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): Dispersii de Individual Single-Walled nanotuburi de carbon de înaltă lungime, în: Langmuir, Voi. 20, No. 12, 2004, 5149 - 5152, American Chemical Society.