ท่อนาโนโบรอนไนไตรด์ – ขัดผิวและกระจายตัวโดยใช้ Sonication

อัลตราโซนิกถูกนําไปใช้กับการประมวลผลและการกระจายตัวของท่อนาโนโบรอนไนไตรด์ (BNNT) ได้สําเร็จ การ sonication ความเข้มสูงให้การแก้พันกันและการกระจายที่เป็นเนื้อเดียวกันในสารละลายต่างๆและด้วยเหตุนี้จึงเป็นเทคนิคการประมวลผลที่สําคัญในการรวม BNNT เข้ากับสารละลายและเมทริกซ์

การประมวลผลอัลตราโซนิกของท่อนาโนโบรอนไนไตรด์

ในการรวมท่อนาโนโบรอนไนไตรด์ (BNNT) หรือโครงสร้างนาโนโบรอนไนไตรด์ (BNN) เช่นแผ่นนาโนและริบบิ้นนาโนลงในสารละลายเหลวหรือเมทริกซ์พอลิเมอร์จําเป็นต้องมีเทคนิคการกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ การกระจายตัวของอัลตราโซนิกให้พลังงานที่จําเป็นในการขัดผิวคลายความพันกันกระจายตัวและทํางานท่อนาโนโบรอนไนไตรด์และโครงสร้างนาโนโบรอนไนไตรด์ที่มีประสิทธิภาพสูง พารามิเตอร์การประมวลผลที่ควบคุมได้อย่างแม่นยําของอัลตราซาวนด์ความเข้มสูง (เช่น พลังงาน แอมพลิจูด เวลา อุณหภูมิ และความดัน) ช่วยให้สามารถปรับเงื่อนไขการประมวลผลเป็นรายบุคคลตามเป้าหมายของกระบวนการ ซึ่งหมายความว่าความเข้มของอัลตราโซนิกสามารถปรับได้ตามสูตรเฉพาะ (คุณภาพของ BNNTs ตัวทําละลายความเข้มข้นของแข็ง - ของเหลว ฯลฯ ) จึงได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

เส้นทางอัลตราโซนิกเพื่อสังเคราะห์ถ้วยนาโนโบรอนไนไตรด์
(การศึกษาและกราฟิก: Yu et al. 2012)

การประยุกต์ใช้การประมวลผลอัลตราโซนิก BNNT และ BNN ครอบคลุมช่วงทั้งหมดตั้งแต่การกระจายตัวที่เป็นเนื้อเดียวกันของโครงสร้างนาโนโบรอนไนไตรด์สองมิติ (2D-BNN) ไปจนถึงการทํางานและการขัดผิวทางเคมีของโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมชั้นเดียว ด้านล่างนี้เรานําเสนอรายละเอียดเกี่ยวกับการกระจายอัลตราโซนิกการขัดผิวและการทํางานของ BNNT และ BNN

การกระจายอัลตราโซนิกของท่อนาโนโบรอนไนไตรด์

เมื่อใช้ท่อนาโนโบรอนไนไตรด์ (BNNT) เพื่อเสริมแรงโพลีเมอร์หรือสังเคราะห์วัสดุใหม่ จําเป็นต้องมีการกระจายตัวที่สม่ําเสมอและเชื่อถือได้ในเมทริกซ์ เครื่องกระจายอัลตราโซนิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการกระจายวัสดุนาโนเช่น CNTs, อนุภาคนาโนโลหะ, อนุภาคเปลือกแกนและอนุภาคนาโนประเภทอื่น ๆ ในระยะที่สอง
การกระจายตัวของอัลตราโซนิกประสบความสําเร็จในการแก้พันกันและกระจาย BNNT อย่างสม่ําเสมอในสารละลายที่เป็นน้ําและไม่ใช่น้ํา รวมถึงเอทานอล เอทานอล PVP เอทานอล TX100 ตลอดจนโพลีเมอร์ต่างๆ (เช่น โพลียูรีเทน)
สารลดแรงตึงผิวที่ใช้กันทั่วไปเพื่อรักษาเสถียรภาพการกระจายตัว BNNT ที่เตรียมด้วยอัลตราโซนิกคือสารละลายโซเดียมโดเดซิลซัลเฟต (SDS) 1%wt ตัวอย่างเช่น BNNT ขนาด 5 มก. จะกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกในขวดที่มีน้ําหนัก 5% 1 มล. สารละลาย SDS โดยใช้ตัวกระจายตัวแบบโพรบอัลตราโซนิก เช่น UP200St (26kHz, 200W).

การกระจายตัวของน้ําของ BNNT โดยใช้อัลตราซาวนด์

เนื่องจากปฏิสัมพันธ์แบบ van der Waals ที่แข็งแกร่งและพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ํา ท่อนาโนโบรอนไนไตรด์จึงกระจายตัวได้ไม่ดีในสารละลายน้ํา เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ Jeon et al. (2019) ใช้ Pluronic P85 และ F127 ซึ่งมีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ําและกลุ่มที่ไม่ชอบน้ําเพื่อทําให้ BNNT ทํางานภายใต้การ sonication

ภาพ SEM ของ BNNT ที่สั้นลงหลังจากระยะเวลาการ sonication ต่างๆ ดังที่แสดงความยาวของ BNNT เหล่านี้จะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของระยะเวลา sonication สะสม
(การศึกษาและรูปภาพ: Lee et al. 2012)

การขัดผิวที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิวของแผ่นนาโนโบรอนไนไตรด์โดยใช้ Sonication

Lin et al. (2011) นําเสนอวิธีการขัดผิวและการกระจายตัวของโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (h-BN) ที่สะอาด โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมถือว่าไม่ละลายในน้ํา อย่างไรก็ตามพวกเขาสามารถแสดงให้เห็นว่าน้ํามีประสิทธิภาพในการผลัดเซลล์ผิวโครงสร้าง h-BN แบบชั้นโดยใช้อัลตราโซนิกสร้างการกระจายตัวในน้ํา "สะอาด" ของแผ่นนาโน h-BN โดยไม่ต้องใช้สารลดแรงตึงผิวหรือการทํางานอินทรีย์ กระบวนการขัดผิวด้วยอัลตราโซนิกนี้ผลิตแผ่นนาโน h-BN ไม่กี่ชั้นเช่นเดียวกับแผ่นนาโนชั้นเดียวและสายพันธุ์นาโนริบบิ้น แผ่นนาโนส่วนใหญ่มีขนาดด้านข้างลดลง ซึ่งเกิดจากการตัดแผ่น h-BN แม่ที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสช่วย sonication (ยืนยันโดยการทดสอบแอมโมเนียและผลสเปกโทรสโกปี) ไฮโดรไลซิสที่เกิดจากอัลตราโซนิกยังส่งเสริมการขัดผิวของแผ่นนาโน h-BN เพื่อช่วยในเอฟเฟกต์ขั้วของตัวทําละลาย แผ่นนาโน h-BN ในการกระจายตัวในน้ํา "สะอาด" เหล่านี้แสดงความสามารถในการแปรรูปที่ดีผ่านวิธีการละลายที่คงไว้ซึ่งลักษณะทางกายภาพ แผ่นนาโน h-BN ที่กระจายตัวในน้ํายังแสดงความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งต่อโปรตีนเช่นเฟอร์ริตินซึ่งบ่งชี้ว่าพื้นผิวแผ่นนาโนมีให้สําหรับการผันทางชีวภาพเพิ่มเติม

การลดขนาดอัลตราโซนิกและการตัดท่อนาโนโบรอนไนไตรด์

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.

(c) mPEG - DSPE / BNNTs ที่กระจายอย่างดีในน้ํา (หลังจาก 2 ชั่วโมงของการ sonication) (d) ตัวแทนแผนผังของ BNNT ที่ทํางานโดยโมเลกุล mPEG-DSPE
(การศึกษาและรูปภาพ: Lee et al. 2012)

เครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการประมวลผล BNNT

คุณสมบัติอันชาญฉลาดของเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ได้รับการออกแบบมาเพื่อรับประกันการทํางานที่เชื่อถือได้ผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้และเป็นมิตรกับผู้ใช้ การตั้งค่าการทํางานสามารถเข้าถึงและโทรออกได้อย่างง่ายดายผ่านเมนูที่ใช้งานง่าย ซึ่งสามารถเข้าถึงได้ผ่านหน้าจอสัมผัสสีดิจิตอลและรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์ ดังนั้นเงื่อนไขการประมวลผลทั้งหมดเช่นพลังงานสุทธิพลังงานรวมแอมพลิจูดเวลาความดันและอุณหภูมิจะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติในการ์ด SD ในตัว สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถแก้ไขและเปรียบเทียบการ sonication ก่อนหน้านี้และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการขัดผิวและการกระจายตัวของท่อนาโนโบรอนไนไตรด์และวัสดุนาโนให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
ระบบอัลตราโซนิกของ Hielscher ถูกนํามาใช้ทั่วโลกสําหรับการผลิต BNNT คุณภาพสูงเครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมของ Hielscher สามารถเรียกใช้แอมพลิจูดสูงได้อย่างง่ายดายในการทํางานต่อเนื่อง (24/7/365) แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถสร้างได้อย่างง่ายดายอย่างต่อเนื่องด้วย sonotrodes มาตรฐาน (โพรบอัลตราโซนิก / แตร) สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง เนื่องจากความทนทานและการบํารุงรักษาต่ําระบบขัดผิวและกระจายอัลตราโซนิกของเราจึงได้รับการติดตั้งโดยทั่วไปสําหรับการใช้งานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง
Hielscher Ultrasonics’ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง
โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher สําหรับการกระจายตัวและการขัดผิวของท่อนาโนโบรอนไนไตรด์ตลอดจน CNTs และกราฟีนได้รับการติดตั้งทั่วโลกในระดับเชิงพาณิชย์ ติดต่อเราตอนนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับกระบวนการผลิต BNNT ของคุณ! พนักงานที่มีประสบการณ์ของเรายินดีที่จะแบ่งปันข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการขัดผิวระบบอัลตราโซนิกและราคา!
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: