Shpërndarja me ultratinguj e nanotubave të karbonit (CNT)
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 – i vetëm i shpërndarë – 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, polimerët mund të bëhen më rezistent 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).
Homogjenizues industrial tejzanor UIP1500hdT për shpërndarjen e nanotubave të karbonit (CNT) dhe nanomaterialeve të tjera.
Nanotubat e karbonit janë përgjithësisht të disponueshëm si material i thatë, p.sh. nga kompani, si p.sh Kërkimi SES ose CNT Co., Ltd. Nevojitet një proces i thjeshtë, i besueshëm dhe i shkallëzuar për deagglomerim, në mënyrë që të shfrytëzohen nanotubat në potencialin e tyre maksimal. Për lëngjet deri në 100,000 cP, ultratingulli është një teknologji shumë efektive për shpërndarjen e nanotubave në ujë, vaj ose polimere në përqendrime të ulëta ose të larta. Rrjedhat e avionit të lëngshëm që rezultojnë nga kavitacion tejzanor, kapërceni forcat e lidhjes midis nanotubave dhe ndani tubat. Për shkak të forcave prerëse të krijuara në mënyrë ultrasonike dhe mikroturbulencave, ultratingulli mund të ndihmojë në veshjen e sipërfaqes dhe reagimin kimik të nanotubave me materiale të tjera gjithashtu.
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.
Krahasimi i nanombushësve të ndryshëm të shpërndarë në forcues duke përdorur ultratinguj të tipit sonda: (a) 0,5 wt% nanofibër karboni (CNF); (b) 0,5 wt% CNToksid; (c) nanotubi karboni 0,5 wt% (CNT); (d) 0,5 wt% CNT gjysmë i shpërndarë.
Studimi dhe fotografia: ©Zanghellini et al., 2021
Shpërndarja e SWNT-ve individuale me gjatësi të lartë
Një problem kryesor për përpunimin dhe manipulimin e SWNT-ve është pazgjidhshmëria e natyrshme e tubave në tretësit organikë të zakonshëm dhe në ujë. Funksionalizimi i murit anësor të nanotubit ose i skajeve të hapura për të krijuar një ndërfaqe të përshtatshme midis SWNT-ve dhe tretësit kryesisht çon në shtresim të pjesshëm të litarëve SWNT, vetëm.
Si rezultat, SWNT-të zakonisht shpërndahen si pako dhe jo si objekte individuale plotësisht të izoluara. Kur përdoren kushte shumë të vështira gjatë shpërndarjes, SWNT-të shkurtohen në gjatësi midis 80 dhe 200 nm. Megjithëse kjo është e dobishme për teste të caktuara, kjo gjatësi është shumë e vogël për shumicën e aplikacioneve praktike, të tilla si SWNT-të gjysmëpërçuese ose përforcuese. Trajtim i kontrolluar, i butë me ultratinguj (p.sh. nga UP200Ht me sonotrode 40mm) është një procedurë efektive për përgatitjen e dispersioneve ujore të SWNT-ve të gjata individuale. Sekuencat e ultrazërit të butë minimizojnë shkurtimin dhe lejojnë ruajtjen maksimale të vetive strukturore dhe elektronike.
Pastrimi i SWNT me ultratinguj me ndihmën e polimerit
Është e vështirë të studiohet modifikimi kimik i SWNT-ve në nivel molekular, sepse është e vështirë të përftohen SWNT-të e pastra. SWNT-të e rritura përmbajnë shumë papastërti, të tilla si grimcat metalike dhe karbonet amorfë. Ultratingulli i SWNT-ve në një zgjidhje monoklorobenzene (MCB) të poli(metilmetakrilatit) PMMA e ndjekur nga filtrimi është një mënyrë efektive për të pastruar SWNT-të. Kjo metodë e pastrimit me ndihmën e polimerit ju lejon të hiqni në mënyrë efektive papastërtitë nga SWNT-të e rritura. (Yudasaka et al.) Kontrolli i saktë i amplitudës së ultrazërit lejon të kufizojë dëmtimet në SWNT.
Hielscher's gamë të gjerë të pajisjeve tejzanor dhe aksesorë për shpërndarjen efikase të nanotubave.
- Pajisje kompakte laboratorike prej 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.”
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Letërsia
- 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.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratori te madhësia industriale.