Углеродные нанотрубки прочны и гибки, но очень сплочены. Их трудно диспергировать в жидкости, такие как вода, этанол, масло, полимер или эпоксидная смола. Ультразвук является эффективным методом получения дискретного – сингл-дисперсионные – углеродные нанотрубки.

Углеродные нанотрубки (CNT) используются в клеях, покрытиях и полимерах, а также в качестве электропроводящих наполнителей в пластмассах для рассеивания статических зарядов в электрооборудовании и в электростатически окрашенных автомобильных кузовных панелях. Используя нанотрубки, полимеры могут быть сделаны более устойчивыми к температурам, агрессивным химическим веществам, агрессивным средам, экстремальным давлениям и истиранию. Существует две категории углеродных нанотрубок: одностенные нанотрубки (SWNT) и многостенные нанотрубки (MWNT).

Углеродные нанотрубки, как правило, доступны в качестве сухого материала, например, от компаний, таких как Исследование SES или CNT Co., Ltd. Необходим простой, надежный и масштабируемый процесс деагломерации, чтобы максимально использовать нанотрубки. Для жидкостей до 100 000ц Ультразвук является очень эффективной технологией для рассеивания нанотрубок в воде, масле или полимерах при низких или высоких концентрациях. Потоки жидких струй в результате Ультразвуковая кавитация, преодолевают силы сцепления между нанотрубками и отделяют трубки. Из-за ультразвуковых колебаний сдвиговых сил и микротурбулентности ультразвук может помочь в поверхностном покрытии и химической реакции нанотрубок с другими материалами.

Как правило, грубая дисперсия нанотрубок сначала предварительно смешивается стандартной мешалкой, а затем гомогенизируется в реакторе ультразвуковой проточной ячейки. На видео ниже показано лабораторное испытание (пакетная обработка ультразвуком с использованием Up400s) диспергирование многослойных углеродных нанотрубок в воде при низкой концентрации. Из-за химической природы углерода диспергирующее поведение нанотрубок в воде довольно сложное. Как показано на видео, можно легко продемонстрировать, что ультразвук способен эффективно диспергировать нанотрубки.

Дисперсия отдельных ОСНТ высокой длины

Основной проблемой для обработки и манипулирования ОСНТ является присущая нерастворимость труб в обычных органических растворителях и воде. Функционализация боковой стенки нанотрубки или открытых концов для создания соответствующего интерфейса между ОСНТ и растворителем в основном приводит только к частичной эксфолиации канатов ОНТ.
В результате ОСНТ обычно распределяются как пучки, а не полностью изолированные отдельные объекты. Когда во время дисперсии используются слишком суровые условия, ОСНТ сокращаются до длин от 80 до 200 нм. Хотя это полезно для некоторых тестов, эта длина слишком мала для большинства практических приложений, таких как полупроводниковые или усиливающие SWNT. Контролируемая, мягкая ультразвуковая обработка (например, UP200Ht с 40-мм сонотродом) является эффективной процедурой для подготовки водных дисперсий длинных индивидуальных ОСНТ. Последовательности мягкого ультразвука минимизируют укорочение и обеспечивают максимальную сохранность структурных и электронных свойств.

Очистка SWNT с помощью полимерной ультразвуковой

Трудно изучать химическую модификацию ОСНТ на молекулярном уровне, поскольку трудно получить чистые ОСНТ. В выращиваемых ОСНТ содержится много примесей, таких как частицы металлов и аморфные атомы углерода. Ультразвуковое исследование ОСНТ в растворе полиметилметакрилата (МЦМ) монохлорбензола (МСБ) с последующей фильтрацией является эффективным способом очистки ОСНТ. Этот способ очистки с помощью полимера позволяет эффективно удалять примеси из выращиваемых ОСНТ. (Yudasaka и др.) Точный контроль амплитуды ультразвука позволяет ограничить повреждения ОУНТ.

Хильшер-х широкий спектр ультразвуковых приборов и аксессуары для эффективной диспергирования нанотрубок.

• Компактные лабораторные приборы до Ультразвуковая мощность 400 Вт для диспергирования на меньшие объемы до 2 литров
• UIP500hdT, UIP1000hdT а также UIP1500hdT являются ультразвуковыми процессорами, которые могут обрабатывать большие объемы.
• Ультразвуковые системы 2кВт (UIP2000hdT) а также 4кВт (UIP4000hdT) может быть использован для производства масштабного диспергирования углеродных нанотрубок. Тем UIP10000 (10 киловатт) и UIP16000 (16 киловатт) может быть использован в кластерах из нескольких отдельных блоков для крупномасштабной обработки углеродных нанотрубок.”

Литература

• 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.