Nanotubat e karbonit janë të fortë dhe fleksibël, por shumë kohezivë. Ato janë të vështira për t'u shpërndarë në lëngje, të tilla si ujë, etanol, vaj, polimer ose rrëshirë epokside. Ultratingulli është një metodë efektive për të marrë diskrete – vetme-shpërndara – nanotuba karboni.

Nanotubat e karbonit (CNT) përdoren në ngjitës, veshje dhe polimere dhe si mbushës elektrik përçues në plastikë për të shpërndarë ngarkesat statike në pajisjet elektrike dhe në panelet e trupit të automobilave të lyer elektrostatikisht. Me përdorimin e nanotubave, polimeret mund të bëhen më rezistente ndaj temperaturave, kimikateve të ashpra, mjediseve gërryese, presioneve ekstreme dhe gërryerjes. Ekzistojnë dy kategori të nanotubave të karbonit: Nanotubat me një mur (SWNT) dhe nanotuba me shumë mure (MWNT).

Nanotubat e karbonit janë përgjithësisht të disponueshëm si material i thatë, p.sh. nga kompani, si p.sh SES Research ose CNT Co, Ltd Një proces i thjeshtë, i besueshëm dhe i shkallëzueshëm për deagglomerimin është i nevojshëm, në mënyrë që të shfrytëzohen nanotubat në potencialin e tyre maksimal. Për lëngjet me ultratinguj deri në 100,000cP është një teknologji shumë efektive për shpërndarjen e nanotubave në ujë, vaj ose polimere në përqendrime të ulëta ose të larta. Rrjedhat e rrjedhjes së lëngshme që vijnë nga cavitation tejzanor, të kapërcejnë forcat lidhëse midis nanotubeve dhe të ndahen tubat. Për shkak të forcave të prerjes gjeneruese ultrasonike dhe mikro-turbulencave ultratinguj mund të ndihmojnë në shtresën sipërfaqësore dhe reagimin kimik të nanotubeve me materiale të tjera.

Në përgjithësi, një shpërndarje e trashë nanotube fillimisht përzihet nga një përzierës standard dhe më pas homogjenizohet në reaktorin e qelizave me rrjedhje tejzanor. Videoja më poshtë tregon një provë laboratorike (sonikimi në grup duke përdorur a UP400S) shpërndarja e nanotubave të karbonit me shumë mure në ujë me përqendrim të ulët. Për shkak të natyrës kimike të karbonit, sjellja e shpërndarjes së nanotubave në ujë është mjaft e vështirë. Siç tregohet në video, mund të demonstrohet lehtësisht se ultratingulli është i aftë të shpërndajë nanotubat në mënyrë efektive.

Shpërndarja e SWNT-ve individuale me gjatësi të lartë

Një problem i madh për përpunimin dhe manipulimin e SWNTs është insolubility inherent e tubave në tretës organike të zakonshme dhe ujë. Funksionalizimi i murit anësor të nanotubës ose skajet e hapura për të krijuar një ndërfaqe të përshtatshme ndërmjet SWNTs dhe tretësit kryesisht të çojnë vetëm në lyerjen e pjesshme të litarëve SWNT.
Si rezultat, SWNT-të zakonisht shpërndahen si tufa dhe jo objekte të veçuara plotësisht të izoluara. Kur përdoren kushte shumë të ashpra gjatë shpërndarjes, SWNTs janë shkurtuar në gjatësi midis 80 dhe 200nm. Megjithëse kjo është e dobishme për disa teste, kjo gjatësi është shumë e vogël për shumicën e aplikacioneve praktike, të tilla si gjysmëpërcjellja ose përforcimi i SWNT-ve. Kontrolluar, trajtim i butë tejzanor (p.sh. UP200Ht me sonotrode 40mm) është një procedurë efektive për të përgatitur dispersione ujore të SWNT të gjata individuale. Sekuencat e ultratinguj të butë minimizojnë shkurtimin dhe lejojnë ruajtjen maksimale të vetive strukturore dhe elektronike.

Pastrimi i SWNT nga Ultrasonication me ndihmën e polimerit

Është e vështirë për të studiuar modifikimin kimik të SWNTs në nivelin molekular, sepse është e vështirë për të marrë SWNTs pastër. SWNT-të si të rritura përmbajnë papastërti të shumta, të tilla si grimca metalike dhe karbone amorfe. Ultrasonication e SWNTs në një monochlorobenzene (MCB) zgjidhje e poli (methyl methacrylate) PMMA ndjekur nga filtrimit është një mënyrë efektive për të pastruar SWNTs. Kjo metodë e pastrimit të polimerit ndihmon për të hequr papastërtitë nga SWNT-të e rritura në mënyrë efektive. (Yudasaka et al.) Kontrolli i saktë i amplitudës ultrasonike lejon të kufizojë dëmtimet e SWNTs.

Hielscher-së gamë të gjerë të pajisjeve tejzanor dhe pajisje për shpërndarjen efikase të nanotubeve.

• pajisje kompakte laboratorike deri në Fuqia e ultrazërit 400 vat për shpërndarjen në vëllime më të vogla deri në 2 litra
• UIP500hdT, UIP1000hdT dhe UIP1500hdT janë procesorë tejzanor që mund të përpunojnë vëllime më të mëdha.
• Sistemet tejzanor të 2 kW (UIP2000hdT) dhe 4 kW (UIP4000hdT) mund të përdoret për shpërndarjen në shkallë të prodhimit të nanotubave të karbonit.The UIP10000 (10 kilovat) dhe UIP16000 (16 kilovat) mund të përdoret në grupe të disa njësive individuale për përpunimin në shkallë të gjerë të nanotubave të karbonit.”

letërsi

• 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.