Nanotubat e nitridit të borit – Eksfoliohet dhe shpërndahet duke përdorur Sonication

Ultratingulli aplikohet me sukses në përpunimin dhe shpërndarjen e nanotubave të nitridit të borit (BNNTs). Sonicizimi me intensitet të lartë siguron zbërthim dhe shpërndarje homogjene në solucione të ndryshme dhe në këtë mënyrë është një teknikë thelbësore përpunimi për të inkorporuar BNNT-të në solucione dhe matrica.

Përpunimi me ultratinguj i nanotubave të nitridit të borit

Për të inkorporuar nanotubat e nitridit të borit (BNNTs) ose nanostrukturat e nitridit të borit (BNNs) si nanofletët dhe nanoribonat në tretësirat e lëngëta ose matricat polimerike, kërkohet një teknikë efiçente dhe e besueshme e shpërndarjes. Dispersioni tejzanor siguron energjinë e nevojshme për të eksfoluar, shkëputur, shpërndarë dhe funksionalizuar nanotubat e nitridit të borit dhe nanostrukturat e nitridit të borit me efikasitet të lartë. Parametrat e përpunimit saktësisht të kontrollueshëm të ultrazërit me intensitet të lartë (p.sh. energjia, amplituda, koha, temperatura dhe presioni) lejojnë të përshtaten individualisht kushtet e përpunimit me qëllimin e synuar të procesit. Kjo do të thotë se intensiteti tejzanor mund të rregullohet në lidhje me formulimin specifik (cilësia e BNNT-ve, tretësi, përqendrimi i ngurtë-lëngshëm etj.), duke marrë kështu rezultate optimale.

Aplikimet e përpunimit tejzanor BNNT dhe BNN mbulojnë gamën e plotë nga shpërndarja homogjene e nanostrukturave dydimensionale të nitridit të borit (2D-BNN), deri te funksionalizimi i tyre dhe eksfolimi kimik i nitridit gjashtëkëndor të borit me një shtresë. Më poshtë, ne paraqesim detajet mbi shpërndarjen tejzanor, eksfolimin dhe funksionalizimin e BNNT-ve dhe BNN-ve.

Shpërndarja tejzanor e nanotubave të nitridit të borit

Kur nanotubat e nitridit të borit (BNNTs) përdoren për të përforcuar polimere ose për të sintetizuar materiale të reja, kërkohet një shpërndarje uniforme dhe e besueshme në matricë. Dispersuesit tejzanor përdoren gjerësisht për të shpërndarë nano materiale të tilla si CNT, nanogrimca metalike, grimca bërthamore dhe lloje të tjera nano grimcash në një fazë të dytë.
Dispersioni tejzanor është aplikuar me sukses për të zbërthyer dhe shpërndarë BNNT-të në mënyrë uniforme në solucione ujore dhe jo ujore duke përfshirë etanolin, etanolin PVP, etanolin TX100 si dhe polimere të ndryshëm (p.sh. poliuretani).
Një surfaktant i zakonshëm i përdorur për të stabilizuar një shpërndarje BNNT të përgatitur në mënyrë ultrasonike është një zgjidhje 1% wt dodecil sulfat natriumi (SDS). Për shembull, 5 mg BNNT shpërndahen me ultratinguj në një shishkë me 5 ml 1% wt. Zgjidhja SDS duke përdorur një shpërndarës të tipit sondë tejzanor si p.sh UP200St (26kHz, 200W).

Shpërndarja ujore e BNNT-ve duke përdorur ultratinguj

Për shkak të ndërveprimeve të tyre të forta van der Waals dhe sipërfaqes hidrofobike, nanotubat e nitridit të borit shpërndahen dobët në tretësirat me bazë uji. Për të zgjidhur këto probleme, Jeon et al. (2019) përdori Pluronic P85 dhe F127, të cilat kanë grupe hidrofile dhe grupe hidrofobike për të funksionalizuar BNNT nën sonikacion.

Eksfolimi pa surfaktant i nanofletave të nitridit të borit duke përdorur sonication

Lin et al. (2011) present a clean method of exfoliation and dispersion of hexagonal boron nitride (h-BN). Hexagonal boron nitride is traditionally considered to be insoluble in water. However, they were able to demonstrate that water is effective to exfoliate the layered h-BN structures using ultrasonication, forming “pastër” aqueous dispersions of h-BN nanosheets without the use of surfactants or organic functionalization. This ultrasonic exfoliation process produced few-layered h-BN nanosheets as well as monolayered nanosheet and nanoribbon species. Most nanosheets were of reduced lateral sizes, which was attributed to the cutting of parent h-BN sheets induced by the sonication-assisted hydrolysis (corroborated by the ammonia test and spectroscopy results). The ultrasonically induced hydrolysis also promoted the exfoliation of h-BN nanosheets in assistance to the polarity effect of the solvent. The h-BN nanosheets in these “pastër” aqueous dispersions exhibited good processability via solution methods retaining their physical characteristics. The dispersed h-BN nanosheets in water also exhibited strong affinity toward proteins such as ferritin, suggesting that the nanosheet surfaces were available for further bio-conjugations.

Metoda e shpërndarjes sono-mekanike duke përdorur kavitacionin tejzanor dhe forcat e prerjes është një qasje thjesht e përzierjes fizike, e cila është vërtetuar e aftë për të shkëputur BNNT-të dhe stabilizuar BNNT-të individuale duke ruajtur integritetin dhe vetitë e tyre të brendshme. Duke aplikuar energji të përshtatshme tejzanor (Ws/mL), p.sh. amplitudë të rregulluar dhe kohëzgjatje të sonikacionit, shpërndarja tejzanor mund të shkrihet dhe shpërndajë BNNTS në mënyrë uniforme. Amplituda më të larta dhe sonikimi më i gjatë mund të aplikohen nëse gjatësia e nanotubave të nitridit të borit duhet të reduktohet. Lexoni më shumë rreth reduktimit të madhësisë tejzanor dhe prerjes së gjatësisë së BNNT-ve në seksionin vijues.

Reduktimi i madhësisë tejzanor dhe prerja e nanotubave të nitridit të borit

The length of boron nitride nanotubes plays a crucial role when it comes to the subsequent processing of BNNTs into polymers and other functionalized materials. Therefore it is an important fact that sonication of the BNNTs in solvent could not only separate BNNTs individually, but also shorten the bamboo structured BNNTs under controlled conditions. The shortened BNNTs have a much lower chance of bundling during composite preparation.Lee at al. (2012) demonstrated that the lengths of functionalized BNNTs can be efficiently shortened from >10µm to ∼500nm by ultrasonication. Their experiments suggest that effective ultrasonic dispersion of BNNT in solution is necessary for such cutting of BNNT size reduction and cutting.

Ultrasonikë me performancë të lartë për përpunimin BNNT

Veçoritë inteligjente të ultrazërit Hielscher janë krijuar për të garantuar funksionim të besueshëm, rezultate të riprodhueshme dhe lehtësi për përdoruesit. Cilësimet operative mund të aksesohen dhe thirren lehtësisht nëpërmjet menysë intuitive, e cila mund të aksesohet nëpërmjet ekranit me prekje dixhitale me ngjyra dhe telekomandës së shfletuesit. Prandaj, të gjitha kushtet e përpunimit si energjia neto, energjia totale, amplituda, koha, presioni dhe temperatura regjistrohen automatikisht në një kartë SD të integruar. Kjo ju lejon të rishikoni dhe krahasoni ekzekutimet e mëparshme të sonikimit dhe të optimizoni procesin e eksfolimit dhe shpërndarjes së nanotubave të nitridit të borit dhe nanomaterialeve me efikasitetin më të lartë.
Sistemet Hielscher Ultrasonics përdoren në mbarë botën për prodhimin e BNNT-ve me cilësi të lartë. Ultrasonikët industrialë Hielscher mund të ekzekutojnë lehtësisht amplituda të larta në funksionim të vazhdueshëm (24/7/365). Amplituda deri në 200µm mund të gjenerohen lehtësisht vazhdimisht me sonotroda standarde (sonda tejzanor? brirë). Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara. Për shkak të qëndrueshmërisë së tyre dhe mirëmbajtjes së ulët, sistemet tona të eksfolimit dhe shpërndarjes me ultratinguj instalohen zakonisht për aplikime të rënda dhe në mjedise kërkuese.
Hielscher Ultrasonics’ Përpunuesit industrialë tejzanor mund të japin amplituda shumë të larta. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara.
Procesorët tejzanor Hielscher për shpërndarjen dhe shtresimin e nanotubave të nitridit të borit, si dhe CNT-ve dhe grafenit janë instaluar tashmë në të gjithë botën në shkallë komerciale. Na kontaktoni tani për të diskutuar procesin tuaj të prodhimit BNNT! Stafi ynë me përvojë të mirë do të jetë i lumtur të ndajë më shumë informacion mbi procesin e eksfolimit, sistemet tejzanor dhe çmimet!
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë: