Ultrazvukom sa úspešne aplikuje na spracovanie a disperziu bóru nitridu nanotrubice (BNNTs). Vysoká intenzita ultrazvukom poskytuje homogénne odpojenie a distribúciu v rôznych roztokoch, a preto je rozhodujúcou technikou spracovania začleniť BNNTs do riešení a matriek.

Ultrazvukové spracovanie dusitanu bóru nanotrubíc

S cieľom začleniť nanotrubice nitridu bóru (BNNT) alebo nanoštruktúry nitridu bóru (BNN), ako sú nanosheety a nanoribbony, do kvapalných roztokov alebo polymérnych matríc, je potrebná účinná a spoľahlivá disperzná technika. Ultrazvukový rozptyl poskytuje požadovanú energiu na odlupovanie, detangle, dispergáciu a funkcionalizáciu nanotrubíc nitridu bóru a nanoštruktúr nitridu bóru s vysokou účinnosťou. Presne kontrolovateľné parametre spracovania ultrazvuku s vysokou intenzitou (t. j. energia, amplitúda, čas, teplota a tlak) umožňujú individuálne prispôsobiť podmienky spracovania cielenému cieľu procesu. To znamená, že ultrazvuková intenzita môže byť upravená vzhľadom na špecifické zloženie (kvalita BNNT, rozpúšťadlo, koncentrácia pevných kvapalín atď.), čím sa získajú optimálne výsledky.

Aplikácie ultrazvukového spracovania BNNT a BNN pokrývajú celý rozsah od homogénnej disperzie dvojrozmerných nitridových nanoštruktúr bóru (2D-BNN) až po ich funkcionalizáciu a chemickú exfoliáciu jednovrstvového šesťuholníkového nitridu bóru. Nižšie uvádzame podrobnosti o ultrazvukovej disperzii, exfoliácii a funkcionalizácii BNNT aBNNs.

Ultrazvukový rozptyl borónu dusíka nanotrubíc

Ak sa nanotrubice nitridu bóru (BNT) používajú na posilnenie polymérov alebo na syntetizáciu nových materiálov, vyžaduje sa jednotná a spoľahlivá disperzia do matrice. Ultrazvukové disperzie sú široko používané na rozptýlenie nano materiálov, ako sú CNTs, kovové nanočastice, častice jadra a iné typy nano častíc do druhej fázy.
Ultrazvukový disperzia bola úspešne aplikovaná na detangle a distribuovať BNNTs rovnomerne vo vodnom a ne vodnom roztoke vrátane etanolu, PVP etanolu, TX100 etanolu, ako aj rôznych polymérov (napr. polyuretán).
Bežná používaná povrchovo aktívna látky na stabilizáciu rozpúšťadle pripravenej disperzie BNNT je 1% wt roztok dodecyl sulfátu sodného (SDS). Napríklad, 5 mg BNNTs sú rozpúšťadle rozptýlené v injekčnej liekovke s 5 ml 1%wt. SDS riešenie pomocou ultrazvukovej sondy typu dispergátor, ako je UP200St (26kHz, 200W),

Vodnú disperziu BNNTs pomocou ultrazvuku

Vďaka silným interakciám van der Waals a hydrofóbnemu povrchu sú nitridové nanotrubice bóru slabo dispergovateľné v roztokoch na báze vody. Na vyriešenie týchto problémov, Jeon et al. (2019) používa Pluronic P85 a F127, ktoré majú hydrofilné skupiny a hydrofóbne skupiny na funkcionalizáciu BNNT pod ultrazvukom.

Exfoliácia borón nitridových nanosheetov bez povrchovo aktívnych látok pomocou ultrazvukom

Lin et al. (2011) predstavujú čistú metódu exfoliácie a disperzie šesťuholníkového nitridu bóru (h-BN). Šesťhranný nitrid bóru sa tradične považuje za rozpustný vo vode. Avšak, boli schopní preukázať, že voda je účinná na odlupovanie vrstvených h-BN štruktúr pomocou ultrazvukom, tvoriace "čisté" vodné disperzie h-BN nanosheets bez použitia povrchovo aktívnych látok alebo organickej funkcionalizácie. Tento ultrazvukový proces exfoliácie produkoval niekoľko vrstvených h-BN nanosheets, ako aj monovrstvené nanosheet a nanoribbon druhy. Väčšina nanosheetov mala zmenšenú veľkosť laterál, čo sa pripisuje rezaniu materských h-BN listov vyvolaných ultrazvukom podporovanou hydrolýzou (potvrdené testom amoniaku a výsledkami spektroskopie). Rozpúšťadle indukovaná hydrolýza tiež podporila exfoliáciu h-BN nanosheets v pomoci polarity efektu rozpúšťadla. H-BN nanosheets v týchto "čistých" leknách vykazovali dobrú procesnosť prostredníctvom metód roztoku, ktoré si zachovali svoje fyzikálne vlastnosti. Rozptýlené h-BN nanosheety vo vode tiež vykazovali silnú afinitu k proteínom, ako je feritín, čo naznačuje, že nanosheet povrchy boli k dispozícii pre ďalšie biokonjugácie.

Sono-mechanická disperzná metóda pomocou ultrazvukovej kavitácie a shear sily je čisto fyzické miešanie prístup, ktorý bol preukázaný, že schopný debundling BNNTs a stabilizáciu jednotlivých BNNTs pri zachovaní ich integrity a vnútorných vlastností. Použitie vhodnej ultrazvukovej energie (Ws / ml), t. j. upravená amplitúda a ultrazvukom trvanie, Ultrazvukový disperzie môže detangle a rozptýliť BNNTS jednotne. Vyššie amplitúdy a dlhšia ultrazvukom môže byť aplikovaný, ak by sa mala znížiť dĺžka nanotrubíc nitridu bóru. Prečítajte si viac o ultrazvukové zníženie veľkosti a dĺžka rezanie BNNTs v ďalšej časti.

Ultrazvukový veľkosť zníženie a rezanie borónu nitridu nanotrubíc

Dĺžka nitridových nanotrubíc bóru zohráva kľúčovú úlohu, pokiaľ ide o následné spracovanie BNNT na polyméry a iné funkčné materiály. Preto je dôležité, že ultrazvukom BNNTs v rozpúšťadle mohol nielen oddeliť BNNTs jednotlivo, ale aj skrátiť bambus štruktúrované BNNTs za kontrolovaných podmienok. Skrátené BNNT majú oveľa nižšiu šancu na spojenie počas kompozitnej prípravy. Lee na al. (2012) preukázal, že dĺžky funkčných BNNTs môžu byť účinne skrátené z >10 μm na ∼500nm ultrazvukom. Ich experimenty naznačujú, že účinná ultrazvuková disperzia BNNT v roztoku je nevyhnutná pre takéto rezanie BNNT zníženie veľkosti a rezanie.

Vysokovýkonné ultrasonicators pre spracovanie BNNT

Inteligentné vlastnosti Hielscher ultrasonicators sú navrhnuté tak, aby zaručili spoľahlivú prevádzku, reprodukovateľné výsledky a užívateľskú prívetivosť. Prevádzkové nastavenia sú ľahko prístupné a vytáčané prostredníctvom intuitívneho menu, ktoré je prístupné prostredníctvom digitálneho farebného dotykového displeja a diaľkového ovládania prehliadača. Preto sa na vstavanej SD karte automaticky zaznamenávajú všetky podmienky spracovania, ako je čistá energia, celková energia, amplitúda, čas, tlak a teplota. To vám umožní revidovať a porovnať predchádzajúce ultrazvukom beží a optimalizovať exfoliáciu a disperzný proces borón nitridu nanotrubíc a nanomateriálov na najvyššiu účinnosť.
Hielscher Ultrazvukom systémy sa používajú po celom svete pre výrobu vysoko kvalitných BNNTs. Hielscher priemyselné ultrasonicators môže ľahko spustiť vysoké amplitúdy v nepretržitej prevádzke (24/7/365). Amplitúdy až do 200 μm môžu byť ľahko nepretržite generované so štandardnými sonotród (ultrazvukové sondy / rohy). Pre ešte vyššie amplitúdy, prispôsobené ultrazvukové sonotród sú k dispozícii. Vďaka svojej robustnosti a nízkej údržbe sú naše ultrazvukové exfoliačné a disperzné systémy bežne inštalované pre náročné aplikácie a v náročných prostrediach.
Hielscher Ultrazvuk’ priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy do 200 μm sa dajú ľahko nepretržite prevádzkovať pri prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy.
Hielscher Ultrazvukové procesory pre disperziu a exfoliáciu bóru nitridových nanotrubice, rovnako ako CNTs a Graphene sú už inštalované po celom svete v komerčnom meradle. Kontaktujte nás a porozprávajte sa o vašom výrobnom procese BNNT! Naši skúsení zamestnanci sa radi podelia o viac informácií o procese exfoliácie, ultrazvukových systémoch a cenách!
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov: