Ultrazvuka se uspešno primenjuje na obradu i raspršivanje boron nitridnih nanocevi (BNNTs). Sonication visokog intenziteta obezbeđuje homogeno detangiranje i distribuciju u različitim rešenjima i time je ključna tehnika obrade kako bi se BNNTs ugradio u rešenja i matrice.

Ultrazvučna obrada Boron Nitride Nanotube

U cilju uključivanja boron nitridnih nanocevi (BNNTs) ili boron nitridnih nanostruktura (BNNS) kao što su nanosheets i nanoribbons u tečna rešenja ili polimeričke matrice, potrebna je efikasna i pouzdana tehnika raspršivanja. Ultrazvučno raspršivanje obezbeđuje potrebnu energiju za eksfolijaciju, detangle, raspršivanje i funkcionalizaciju boron nitridnih nanocevi i boron nitridnih nanostruktura sa visokom efikasnošću. Precizno kontrolni parametri obrade ultrazvuka visokog intenziteta (tačnije energije, amplitude, vremena, temperature i pritiska) omogućavaju individualno prilagođavanje uslova obrade ciljanom cilju procesa. To znači da se ultrazvučni intenzitet može prilagoditi u pogledu specifične formulacije (kvalitet BNNT-a, rastvarača, solid-tečne koncentracije itd.), čime se dobijaju optimalni rezultati.

Primena ultrazvučnih BNNT i BNN obrada pokriva ceo opseg od homogenog raspršivanja dvodimenzionalnih boron nitridnih nanostruktura (2D-BNNS), do njihove funkcionalizacije i hemijske eksfolijacije monoslojnog heksagonalnog bora nitrida. U nastavku vam predstavljamo detalje o ultrazvučnom raspršivanju, eksfolijanaciji i funkcionalizaciji BNN-a i BNN-a.

Ultrazvučno raspršivanje Boron Nitride Nanotube

Kada se boron nitride nanocevi (BNNTs) koriste za ojačavanje polimera ili za sintezu novih materijala, potrebna je uniforma i pouzdano raspršivanje u matricu. Ultrazvučni raspršivači se široko koriste za rasterivanje nano materijala kao što su CNTs, metalik nanočestice, čestice jezgra i druge vrste nano čestica u drugu fazu.
Ultrazvučno raspršivanje je uspešno primenjeno na detangle i ravnomerno distribuiranje BNNT-a u aqueous i non-aqueous rešenja uključujući etanol, PVP etanol, TX100 etanol kao i razne polimere (npr. poliuretan).
Uobičajeni korišćeni surfaktant za stabilizaciju ultrazvučno pripremljenog BNNT disperzione je rastvor od 1%wt sodium dodecyl sulfata (SDS). Na primer, 5 mg BNNT se ultrasonično raspršuje u bočicu sa 5 mL od 1%wt. SDS rastvora koristeći ultrazvučni raspršivač tipa sonde kao što je UP200St (26kHz, 200W).

Aqueous Dispersion of BNNTs using Ultrasound

Zbog svojih jakih van der Waals interakcija i hidrofobne površine, boron nitride nanotube su slabo raspršene u rastvorima na bazi vode. Za rešavanje ovih problema, Jeon et al. (2019) je koristio Pluronic P85 i F127, koji imaju i hidrofilne grupe i hidrofobične grupe za funkcionalizaciju BNNT pod sonicijom.

Surfactant-Free Exfoliation of Boron Nitride Nanosheets using Sonication

Lin et al. (2011) present a clean method of exfoliation and dispersion of hexagonal boron nitride (h-BN). Heksagonalni boron nitrid se tradicionalno smatra nerešivom u vodi. Međutim, uspeli su da pokažu da je voda efikasna za eksfolijaciju slojevitih h-BN struktura pomoću ultrazvučnosti, formirajući "čiste" aqueous disperzije h-BN nanosheta bez upotrebe surfaktanta ili organske funkcionalnosti. Ovaj ultrazvučni proces eksfolijacije proizveo je maloslojne h-BN nanoshete, kao i monolayered nanosheet i nanoribbon vrste. Većina nanosheta bila je smanjene lateralne veličine, što se pripisuje sečenju roditeljskih h-BN listova izazvanih hidrolizom uz pomoć sonication-a (potvrđeno rezultatima testa amonijaka i spektroskopije). Ultrazvučno izazvana hidroliza takođe je promovisala eksfolijaciju h-BN nanosheta kao pomoć u polaritetnom efektu rastvarača. H-BN nanosheti u ovim "čistim" aqueous disperzijama ispoljali su dobru procesivost putem metoda rešenja zadržavajući svoje fizičke karakteristike. Raspršeni h-BN nanosheti u vodi takođe su ispoljali snažne afinitete prema proteinima kao što je feritin, sugerišući da su površine nanošeta dostupne za dalje bio-konjugacije.

Metod sono-mehaničkog raspršivanja pomoću ultrazvučne kavitacije i čistih sila je čisto fizički spojni pristup, za koji je dokazano da je sposoban da debituje BNNT-ovima i stabilizuje pojedinačne BNN-ove, uz istovremeno održavanje njihovog integriteta i suštinskih svojstava. Primenjujući odgovarajuću ultrazvučnu energiju (Ws/mL), ili prilagođenu amplitude i trajanje sonication, ultrazvučno raspršivanje može ravnomerno da detonira i rastera BNNTS. Veće amplitude i duža sonicija mogu se primeniti ako treba smanjiti dužinu boron nitride nanocevi. Više o ultrazvučnom smanjenju veličine i dužini sečenja BNNT-a pročitajte u sledećem odeljku.

Ultrazvučna veličina Redukcija i sečenje boron Nitride Nanotube

Dužina boron nitride nanotube igra presudnu ulogu kada je u pitanju naknadna obrada BNN-a u polimere i druge funkcionalne materijale. Stoga je važna činjenica da je sindikacija BNN-ova u rastvaračima mogla ne samo da razdvoji BNN-ove pojedinačno, već i da skrati bambus strukturirane BNNT-ove pod kontrolisanim uslovima. Skraćeni BNN-i imaju mnogo manje šanse da se zamotaju tokom kompozitne pripreme. Lee at al. (2012) je pokazao da se dužine funkcionalnih BNNT-a mogu efikasno skratiti sa >10μm na ∼500nm ultrazvučno. Njihovi eksperimenti sugerišu da je efikasno ultrazvučno raspršivanje BNNT-a u rastvoru neophodno za takvo sečenje BNNT veličine smanjenja i sečenja.

Ultrazvučnici visokih performansi za BNNT obradu

Pametne karakteristike Hielscher ultrazvučnih uređaja dizajnirane su da garantuju pouzdan rad, reproduktivne ishode i user-friendliness. Operativnim postavkama se može lako pristupiti i birati poziv putem intuitivnog menija, kojem se može pristupiti putem digitalnog prikaza boja osetljivog na dodir i daljinskog upravljača pregledača. Zbog toga se svi uslovi obrade kao što su neto energija, ukupna energija, amplitude, vreme, pritisak i temperatura automatski beleže na ugrađenoj SD kartici. To vam omogućava da preispitate i uporedite prethodne sonicijalne nizove i da optimizujete proces eksfolijacije i raspršivanja boron nitrida nanocevi i nanomaterijala sa najvećom efikasnošću.
Hielscher Ultrasonics sistemi se koriste širom sveta za proizvodnju visokokvalitetnih BNNT-ova. Hielscher industrijski ultrazvučni sistemi lako mogu da pokreću visoke amplitude u kontinuiranom radu (24/7/365). Amplitude do 200μm se mogu lako kontinuirano generisati standardnim sonotrodama (ultrazvučne sonde / rogovi). Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi. Zbog svoje robusnosti i slabog održavanja, naši ultrazvučni sistemi za eksfolijaciju i disperziju se obično postavljaju za teške dežurne aplikacije i u zahtevnim okruženjima.
Хиелсцхер Ултрасонична терапија’ industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.
Hielscher ultrazvučni procesori za disperziju i eksfolijaciju boron nitridnih nanocevi kao i CNTs i grafena već su instalirani širom sveta u komercijalnim razmerama. Kontaktirajte nas odmah da razgovaramo o vašem BNNT procesu proizvodnje! Naše dobro iskusno osoblje će rado podeliti više informacija o procesu eksfolijacije, ultrazvučnim sistemima i cenama!
Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: