Ultrasonication se uspešno uporablja za obdelavo in disperzijo boron nitrid nanocevk (BNNT). Visoko intenzivnost sonication zagotavlja homogeno detangling in porazdelitev v različnih rešitvah in je zato ključna tehnika obdelave za vključitev BNNT v rešitve in matrice.

Ultrazvočna obdelava boron nitridnih nanocevk

Za vključitev boron nitridnih nanocevk (BNNT) ali boron nitridnih nanostruktur (BNN), kot so nanosheeti in nanoribboni v tekoče raztopine ali polimerne matrice, je potrebna učinkovita in zanesljiva tehnika disperzije. Ultrazvočna disperzija zagotavlja potrebno energijo za piling, detangle, razprševanje, in funkcionalno boron nitrid nanocevke in boron nitrid nanostrukture z visoko učinkovitostjo. Natančno kontrolirani procesni parametri ultrazvoka visoke intenzivnosti (torej energije, amplitude, časa, temperature in tlaka) omogočajo individualno prilagajanje pogojev obdelave ciljnim ciljem procesa. To pomeni, da je mogoče ultrazvočno intenzivnost prilagoditi glede na specifično formulacijo (kakovost BNNT, topilo, trdna-tekoča koncentracija itd.), s čimer se pridobijo optimalni rezultati.

Aplikacije ultrazvočne obdelave BNNT in BNN zajemajo celoten razpon od homogene disperzije dvodimenzionalnih boron nitridnih nanostruktur (2D-BNN), do njihove funkcionalnosti in kemičnega pilinga enoslojnega heksagonalnega boron nitrida. Spodaj vam predstavljamo podrobnosti o ultrazvočni disperziji, pilingu in funkcionalnosti BNNT in BNN.

Ultrazvočna disperzija boron nitride nanocevke

Kadar se boron nitridne nanocevke (BNNT) uporabljajo za krepitev polimerov ali za sintezo novih materialov, je potrebna enotna in zanesljiva disperzija v matriko. Ultrazvočni razpršilci se pogosto uporabljajo za razpršanje nano materialov, kot so CNT, kovinski nanodelci, delci jedrne školjke in druge vrste nano delcev v drugo fazo.
Ultrazvočna disperzija je bila uspešno uporabljena za detangle in porazdelitev BNNT enotno v etičnih in ne-etičnih raztopinah, vključno z etanolom, PVP etanolom, TX100 etanolom in različnimi polimeri (npr. poliuretan).
Običajno uporabljeno površinsko aktivna snov za stabilizacijo ultrazvočno pripravljene BNNT disperzije je 1%wt raztopina natrijevega dodecil sulfata (SDS). Na primer, 5 mg BNNT se ultrazvočno razprši v viali s 5 ml 1%wt. UP200St (26kHz, 200W).

Aqueous Dispersion of BNNT z ultrazvoka

Zaradi močnih interakcij van der Waals in hidrofobne površine so boron nitridne nanocevke slabo disperzibilne v vodnih raztopinah. Za rešitev teh težav je Jeon et al. (2019) uporabil Pluronic P85 in F127, ki imata tako hidrofilne skupine kot hidrofobne skupine za funkcionalnost BNNT pod sonikacijo.

Površinsko aktivna snov brez pilinga Boron Nitride Nanosheets z uporabo Sonication

Lin et al. (2011) predstavlja čisto metodo pilinga in disperzije heksagonalnega boron nitrida (h-BN). Heksagonalni boron nitrid je tradicionalno netopen v vodi. Vendar pa so lahko dokazali, da je voda učinkovita za eksfoliacijo plasti h-BN struktur z ultrasonication, ki tvorijo "čiste" vodne disperzije h-BN nanosheetov brez uporabe površinsko aktivnih snovi ali organske funkcionalnosti. Ta ultrazvočni piling proces proizvajajo nekaj plasti h-BN nanosheets, kot tudi monolayered nanosheet in nanoribbon vrste. Večina nanosheetov je bila zmanjšanih bočne velikosti, kar je bilo pripisano sekanju matičnih listov h-BN, ki jih je privedla hidroliza, ki je pomagala sonikacijo (ki jo potrjujeta test amonijaka in rezultati spektroskopije). Ultrazvočno inducirajo hidrolizo tudi spodbuja piling h-BN nanosheets v pomoč polarnosti učinek topila. Nanosheeti h-BN v teh "čistih" slednih disperzijah so s pomočjo metod raztopine, ki so obujale svoje fizikalne lastnosti, izkazile dobro predelljivost. Razpršeni nanosheeti h-BN v vodi so prav tako imeli močno afinijo do beljakovin, kot je feritin, kar kaže, da so bile površine nanosa na voljo za nadaljnje bio-konjugacije.

Metoda sonomehanske disperzije z uporabo ultrazvočnih kavitacij in ščipalnih sil je povsem fizični pristop mešanja, za katerega se je izkazalo, da je sposoben razrešiti BNNT in stabilizirati posamezne BNNT, hkrati pa ohranjati svoje integritete in intrinzične lastnosti. Uporaba primerne ultrazvočne energije (Ws/mL), to je prilagojeno amplitude in sonication trajanje, ultrazvočna disperzija lahko detangle in razprši BNNTS enotno. Če je treba zmanjšati dolžino nanocev boron nitrida, je mogoče uporabiti višje amplitude in daljšo sonitacijo. Preberite več o ultrazvočnem zmanjšanju velikosti in dolžini rezanja BNNT v naslednjem razdelku.

Ultrazvočno zmanjšanje velikosti in rezanje boron nitrida nanocevke

Dolžina boron nitridnih nanocevk ima ključno vlogo pri naslednji obdelavi BNNT v polimere in druge funkcionalne materiale. Zato je pomembno dejstvo, da sonication of BNNT v vehikel ne bi mogel ločiti samo BNNT posamično, ampak tudi skrajšati bambus strukturiran BNNT pod nadzorovanimi pogoji. Skrajšani BNNT imajo veliko manjše možnosti za zmnoževanje med sestavljeno pripravo. Lee at al. (2012) je pokazal, da je mogoče dolžine funkcionalnih BNNT učinkovito skrajšati z >10μm na ∼500nm z ultrasonikacijo. Njihovi poskusi kažejo, da je učinkovita ultrazvočna disperzija BNNT v raztopini potrebna za tako rezanje BNNT zmanjšanje velikosti in rezanje.

Ultrasonicatorji visoke zmogljivosti za obdelavo BNNT

Pametne funkcije Ultrasonicators Hielscher so zasnovane tako, da zagotavljajo zanesljivo delovanje, ponovljive rezultate in prijaznost uporabnika. Do operativnih nastavitev je mogoče enostavno dostopati in klicati preko intuitivnega menija, do katerega lahko dostopate prek digitalnega barvnega zaslona na dotik in daljinskega upravljalnika brskalnika. Zato se vsi pogoji obdelave, kot so neto energija, skupna energija, amplituda, čas, tlak in temperatura, samodejno zapišejo na vgrajeno SD kartico. To vam omogoča, da revidirati in primerjati prejšnje sonication teče in optimizirati piling in disperzijo proces boron nitrid nanocev in nanomaterialov na najvišjo učinkovitost.
Hielscher Ultrasonics sistemi se uporabljajo po vsem svetu za proizvodnjo visokokakovostnih BNNT. Hielscher industrijski ultrasonicatorji lahko enostavno vodijo visoke amplitude v neprekinjenem delovanju (24/7/365). Amplitude do 200μm je mogoče enostavno neprekinjeno ustvarjati s standardnimi sonotrodi (ultrazvočne sonde / rogovi). Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi. Zaradi svoje robustnosti in nizkega vzdrževanja so naši ultrazvočni sistemi za piling in disperzijo običajno nameščeni za težke aplikacije in v zahtevnih okoljih.
Hielscher Ultrazvočna’ industrijski ultrazvočni predelovalci lahko dostavijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200μm je mogoče enostavno neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji. Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi.
Hielscher ultrazvočni procesorji za disperzijo in piling boron nitrid nanocevke, kot tudi CNT in grafen so že nameščeni po vsem svetu v komercialnem merilu. Kontaktirajte nas zdaj, da razpravljate o vašem BNNT proizvodnem procesu! Naše dobro izkušeno osebje bo z veseljem deliti več informacij o postopku pilinga, ultrazvočnih sistemov in cen!
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: