Kolnanorör är starka och flexibla men mycket sammanhängande. De är svåra att sprida i vätskor, såsom vatten, etanol, olja, polymer eller epoxiharts. Ultraljud är en effektiv metod för att erhålla diskret – Enstaka spridda – kolnanorör.

Kolnanorör (CNT) används i lim, beläggningar och polymerer och som elektriskt ledande fyllmedel i plast för att sprida statiska laddningar i elektrisk utrustning och i elektrostatiskt målbara bilkarosspaneler. Genom att använda nanorör kan polymerer göras mer motståndskraftiga mot temperaturer, hårda kemikalier, frätande miljöer, extrema tryck och nötning. Det finns två kategorier av kolnanorör: Enväggiga nanorör (SWNT) och flerväggiga nanorör (MWNT).

Kolnanorör är allmänt tillgängliga som torrt material, t.ex. från företag, t.ex. SES forskning eller CNT Co,, Ltd. En enkel, pålitlig och skalbar process för deagglomeration behövs, för att utnyttja nanorören till sin maximala potential. För vätskor på upp till 100.000cP ultraljud är en mycket effektiv teknik för spridning av nanorör i vatten, olja eller polymerer vid låga eller höga koncentrationer. Den flytande jet strömmar till följd av ultraljud kavitation, övervinna bindnings krafterna mellan nanorör, och separera rören. På grund av ultraljud genererade skjuvning styrkor och mikro turbulenser ultraljud kan bistå i ytbeläggning och kemisk reaktion av nanorör med andra material, alltför.

I allmänhet förblandas en grov nanorörsdispersion först av en standardomrörare och homogeniseras sedan i ultraljudsflödescellreaktorn. Videon nedan visar en lab rättegång (batch ultraljudsbehandling med hjälp av en UP400S) spridning av kolnanorör med flera väggar i vatten i låg koncentration. På grund av kolets kemiska natur är spridningsbeteendet hos nanorör i vatten ganska svårt. Som visas i videon kan det enkelt demonstreras att ultraljud kan sprida nanorör effektivt.

Spridning av enskilda SWNTs av hög längd

Ett stort problem för bearbetning och manipulering av SWNTs är den inneboende lösligheten i rören i vanliga organiska lösnings medel och vatten. Funktionalisering av nanoröret sidovägg eller öppna ändar för att skapa ett lämpligt gränssnitt mellan SWNTs och lösnings medel leder mesta dels till partiell exfoliering av SWNT rep, bara.
Därför är SWNTs vanligt vis spridda som buntar i stället för helt isolerade enskilda objekt. När alltför hårda förhållanden är sysselsatta under spridningen, är SWNTs för kortas till längder mellan 80 och 200Nm. Även om detta är användbart för vissa tester, är denna längd för liten för de flesta praktiska tillämpningar, såsom halvledande eller förstärkning SWNTs. kontrollerad, mild ultraljudsbehandling (t. ex. genom UP200Ht med 40mm sonotrode) är ett effektivt förfarande för att förbereda vattenhaltiga dispersioner av långa enskilda SWNTs. sekvenser av mild ultraljud minimera förkortning och möjliggöra maximal bevarande av strukturella och elektroniska egenskaper.

Rening av SWNT av Polymer-Assisted Ultraljud

Det är svårt att studera kemisk modifiering av SWNTs på molekylär nivå, eftersom det är svårt att få rena SWNTs. som odlas SWNTs innehåller många föroreningar, såsom metall partiklar och amorfa kol atomer. Ultraljud av swnts i en monoklorobenzen (MCB) lösning av poly (metyl metakrylat) PMMA följt av filtrering är ett effektivt sätt att rena swnts. Denna polymer-Assisted renings metod gör det möjligt att ta bort orenheter från så odlade SWNTs effektivt. (Yudasaka et al.) Noggrann kontroll av ultraljud amplitud gör det möjligt att begränsa skadorna på SWNTs.

Hielschers brett utbud av ultraljud enheter och tillbehör för effektiv spridning av Nanotuber.

• Kompakta laboratorie enheter upp till 400 watt ultraljudseffekt för spridning i mindre volymer på upp till 2 liter
• UIP500hdT, UIP1000hdT och UIP1500hdT är ultraljud processorer som kan bearbeta större volymer.
• Ultraljud system av 2kW (UIP2000hdT) och 4kW (UIP4000hdT) kan användas för spridning av kolnanorör i produktionsskala. Den UIP10000 (10 kilowatt) och UIP16000 (16 kilowatt) kan användas i kluster av flera enskilda enheter för storskalig bearbetning av kolnanorör.”

Litteratur

• 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.