Single-Walled Carbon Nanotubes (SWNTs หรือ SWCNTs) มีลักษณะเฉพาะ แต่ต้องแยกออกเป็นชิ้น ๆ เพื่อให้สามารถใช้งานได้อย่างสมบูรณ์แบบของท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังเดี่ยวท่อต้องมีการแยกชิ้นส่วนออกมากที่สุด SWNTs เป็นอนุภาคนาโนอื่น ๆ แสดงแรงจูงใจสูงมากเพื่อให้เทคนิคที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ deagglomeration เชื่อถือได้และการกระจายตัว ขณะที่เทคนิคการผสมทั่วไปไม่ได้ให้ความเข้มที่จำเป็นในการ detangle SWNTs โดยไม่ทำลายพวกเขา ultrasonics พลังงานสูงได้รับการพิสูจน์เพื่อ detangle และแยกย้ายกันไป SWCNTs แรงเฉือน cavitational ที่สร้างด้วยคลื่นวิทยุจะมีพลังมากพอที่จะเอาชนะแรงยึดเกาะขณะที่ความเข้มของอัลตราซาวนด์สามารถปรับได้อย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของ SWCNTs

ปัญหา:

Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) แตกต่างจาก Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWNTs / MWCNTs) ด้วยคุณสมบัติทางไฟฟ้าของพวกเขา ช่องว่างแถบของ SWCNTs สามารถเปลี่ยนแปลงได้จากศูนย์ถึง 2 eV และค่าการนำไฟฟ้ามีลักษณะเป็นโลหะหรือเป็นสารกึ่งตัวนำ เนื่องจากท่อนาโนคาร์บอนแบบกำแพงเดี่ยวมีความเหนี่ยวรั้งกันสูงหนึ่งในอุปสรรคสำคัญในการแปรรูป SWCNTs คือความไม่ละลายน้ำโดยธรรมชาติของหลอดในตัวทำละลายอินทรีย์หรือน้ำ ในการใช้ศักยภาพของ SWCNTs จำเป็นต้องมีกระบวนการลดการยุบตัวของหลอดที่ง่ายเชื่อถือได้และสามารถปรับขนาดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำงานของผนังด้านข้าง CNT หรือปลายเปิดเพื่อสร้างส่วนติดต่อที่เหมาะสมระหว่าง SWCNTs กับตัวทำละลายอินทรีย์ทำให้เกิดการขัดบางส่วนของ SWCNTs เท่านั้น ดังนั้น SWCNTs จึงกระจายตัวไปในรูปแบบของการรวมกลุ่มแทนที่จะเป็นเชือกที่แยกออกจากกัน หากเงื่อนไขในระหว่างการกระจายตัวรุนแรงเกินไป SWCNT จะสั้นลงกับความยาวระหว่าง 80 ถึง 200 นาโนเมตร สำหรับส่วนใหญ่ของการใช้งานในทางปฏิบัติเช่นสำหรับเซมิคอนดักเตอร์หรือเสริม SWCNTs ความยาวนี้มีขนาดเล็กเกินไป

วิธีการแก้:

Ultrasonication เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจายและการลดการจับกลุ่มของท่อนาโนคาร์บอนเนื่องจากคลื่นอัลตราซาวด์ของอัลตราซาวด์ความเข้มสูงจะสร้าง cavitation ในของเหลว คลื่นเสียงที่แพร่กระจายในสื่อของเหลวส่งผลให้เกิดวงจรสลับแรงดันสูง (บีบอัด) และแรงดันต่ำ (เกิดความว่องไว) สลับกับอัตราขึ้นอยู่กับความถี่ ระหว่างวงจรแรงดันต่ำคลื่นความร้อนที่มีความเข้มสูงจะสร้างฟองอากาศสูญญากาศหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองสบู่บรรลุระดับที่พวกเขาไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีกต่อไปพวกเขาจะยุบตัวลงอย่างรุนแรงระหว่างรอบความดันสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า cavitation ในระหว่างการระเบิดอุณหภูมิสูงมาก (ประมาณ 5,000 K) และความดัน (ประมาณ 2,000 เมตรต่อชั่วโมง) จะมาถึงภายในประเทศ การระเบิดของฟองอากาศแบบ cavitation จะส่งผลต่อความเร็วของไอพ่นเหลวถึง 280m / s velocity เหล่านี้ลำธารเจ็ทเหลวที่เกิดจาก อัลตราโซนิกโพรงอากาศเอาชนะกองกำลังพันธะระหว่างท่อนาโนคาร์บอนและด้วยเหตุนี้ท่อนาโนกลายเป็น deagglomerated อ่อนควบคุมรักษาล้ำเป็นวิธีการที่เหมาะสมในการสร้างสารแขวนลอยลดแรงตึงผิวเสถียรของ SWCNTs แยกย้ายกันไปมีความยาวสูง สำหรับการผลิตควบคุม SWCNTs โปรเซสเซอร์ล้ำ Hielscher ของช่วยให้การทำงานที่หลากหลายของอัลตราโซนิกชุดพารามิเตอร์ ความกว้างล้ำความดันของของเหลวและองค์ประกอบของเหลวสามารถแตกต่างกันไปตามลำดับวัสดุที่เฉพาะเจาะจงและกระบวนการ นี้มีความเป็นไปได้ของการปรับตัวแปรเช่น

• ช่วงกว้างของคลื่น sonotrode ถึง 170 ไมครอน
• แรงกดดันที่มีสภาพคล่องสูงถึง 10 บาร์
• อัตราการไหลของของเหลวถึง 15L / นาที (ขึ้นอยู่กับกระบวนการ)
• อุณหภูมิของเหลวได้ถึง 80 degC (อุณหภูมิอื่น ๆ ตามคำขอ)
• ความหนืดของวัสดุได้ถึง 100.000cp

 

นอกจากนี้ ultrasonication เป็นวิธีการฟอกลิเมอร์ช่วยให้เพื่อเอาสิ่งสกปรกจาก SWCNTs เป็นที่ปลูกได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันเป็นเรื่องยากที่จะศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของ SWCNTs ในระดับโมเลกุลเพราะเป็นเรื่องยากที่จะได้รับ SWNTs บริสุทธิ์ ในฐานะที่เป็นที่ปลูก SWCNTs มีสิ่งเจือปนที่เป็นจำนวนมากเช่นอนุภาคโลหะและก๊อบปี้สัณฐาน Ultrasonication ของ SWCNTs ในคลอโร A (MCB) การแก้ปัญหาของโพลี (อีพ๊อกซี่) PMMA ตามด้วยการกรองเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการชำระล้าง SWCNTs วิธีการทำให้บริสุทธิ์ลิเมอร์ช่วยนี้จะช่วยให้สิ่งสกปรกออกจาก SWCNTs เป็นที่ปลูกได้อย่างมีประสิทธิภาพ การควบคุมความถูกต้องของความกว้าง ultrasonication จะช่วยให้หลีกเลี่ยงหรือ จำกัด การทำลาย SWCNTs

อุปกรณ์อัลตราโซนิก

Hielscher มีประสิทธิภาพสูง โปรเซสเซอร์ล้ำเสียง สำหรับ sonication ของปริมาณการทุก อุปกรณ์อัลตราโซนิกจาก 50 วัตต์ถึง 16.000 วัตต์ซึ่งสามารถตั้งค่าในกลุ่มให้หาที่เหมาะสมอัลตราโซนิกสำหรับแต่ละโปรแกรมในห้องปฏิบัติการเช่นเดียวกับในอุตสาหกรรม สำหรับการกระจายตัวของความซับซ้อนของท่อนาโนเป็น sonication อย่างต่อเนื่องเป็นที่แนะนำ ใช้เซลล์ไหล Hielscher ของมันจะเป็นไปได้ที่จะแยกย้ายกัน CNTs ลงในของเหลวที่มีความหนืดสูงเช่นโพลิเมอร์ละลายความหนืดสูงและเทอร์โม

คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระจายตัวและการปรับเปลี่ยนของท่อนาโนโดยอัลตราซาวนด์กำลังสูง!