Cu ultrasunete de dispersie de nanotuburi de carbon (CNT)
Nanotuburile de carbon sunt puternice și flexibile, dar foarte coezive. Acestea sunt dificil de dispersat în lichide, cum ar fi apa, etanolul, uleiul, polimerul sau rășina epoxidică. Ecografia este o metodă eficientă de a obține discret – single-dispersate – nanotuburi de carbon.
Nanotuburile de carbon (CNT) sunt utilizate în adezivi, acoperiri și polimeri și ca umpluturi conductoare electric în materiale plastice pentru a disipa sarcinile statice în echipamentele electrice și în panourile de caroserie auto vopsite electrostatic. Prin utilizarea nanotuburilor, polimerii pot deveni mai rezistenți la temperaturi, substanțe chimice dure, medii corozive, presiuni extreme și abraziune. Există două categorii de nanotuburi de carbon: nanotuburi cu un singur perete (SWNT) și nanotuburi multi-perete (MWNT).
Omogenizator cu ultrasunete industriale UIP1500hdT pentru dispersarea nanotuburilor de carbon (CNT) și a altor nanomateriale.
Nanotuburile de carbon sunt în general disponibile sub formă de material uscat, de exemplu de la întreprinderi, 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 grosieră a nanotuburilor este mai întâi preamestecată de un agitator standard și apoi omogenizată în reactorul cu celule de flux cu ultrasunete. Videoclipul de mai jos arată un studiu de laborator (sonicare lot folosind o UP400S) dispersarea nanotuburilor de carbon multiwall în apă la concentrații scăzute. Din cauza naturii chimice a carbonului, comportamentul de dispersie a nanotuburilor în apă este destul de dificil. După cum se arată în videoclip, se poate demonstra cu ușurință că ultrasonication este capabil să disperseze nanotuburi în mod eficient.
Compararea diferitelor nanofillere dispersate în întăritor folosind ultrasonication de tip sondă): (a) 0,5 wt% nanofibră de carbon (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxid; (c) nanotub de carbon (CNT) de 0,5 wt%; (d) 0,5 wt% CNT semi-dispersat.
Studiu și imagine: ©Zanghellini et al., 2021
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
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.
lui Hielscher o gamă largă de dispozitive cu ultrasunete si accesorii pentru eficienta dispersie a nanotuburilor.
- Dispozitive de laborator compacte de până la 400 wați putere cu ultrasunete pentru dispersie în volume mai mici, de până la 2 litri
- UIP500hdT. UIP1000hdT și UIP1500hdT sunt procesoare cu ultrasunete care pot procesa volume mai mari.
- Sisteme cu ultrasunete a 2kW (UIP2000hdT) și 4kW (UIP4000hdT) poate fi utilizat pentru dispersarea la scară de producție a nanotuburilor de carbon. Cel UIP10000 (10 kilowați) si UIP16000 (16 kilowați) poate fi utilizat în grupuri de mai multe unități individuale pentru prelucrarea pe scară largă a nanotuburilor de carbon.”
Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!
Literatură
- Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): A Simple Way to Chemically React Single-Wall Crabon Nanotubes with Organic Materials Using Ultrasonication; in Nano Letters, Vol. 1, No. 7, 2001, p. 361-363.
- Yudasaka, M., Zhang, M., Jabs, C. et al. (2000): Effect of an organic polymer in purification and cutting of single-wall carbon nanotubes. Appl Phys A 71, 449–451 (2000).
- Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length, in: Langmuir, Vol. 20, No. 12, 2004, 5149-5152, American Chemical Society.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.