Bor Nitrür Nanotüpler – Sonikasyon kullanılarak Pul Pul Dökülmüş ve Dağılmış

Ultrasonikasyon, bor nitrür nanotüplerin (BNNT'ler) işlenmesi ve dağıtılması için başarıyla uygulanır. Yüksek yoğunluklu sonikasyon, çeşitli çözeltilerde homojen dolaşıklık ve dağıtım sağlar ve bu nedenle BNNT'leri çözeltilere ve matrislere dahil etmek için çok önemli bir işleme tekniğidir.

Bor Nitrür Nanotüplerin Ultrasonik İşlenmesi

Bor nitrür nanotüpleri (BNNT'ler) veya nano levhalar ve nanoşeritler gibi bor nitrür nanoyapılarını (BNN'ler) sıvı çözeltilere veya polimerik matrislere dahil etmek için verimli ve güvenilir bir dispersiyon tekniği gereklidir. Ultrasonik dispersiyon, bor nitrür nanotüpleri ve bor nitrür nanoyapılarını yüksek verimlilikle pul pul dökmek, dolaşıklaştırmak, dağıtmak ve işlevsel hale getirmek için gerekli enerjiyi sağlar. Yüksek yoğunluklu ultrasonun hassas bir şekilde kontrol edilebilen işleme parametreleri (yani enerji, genlik, zaman, sıcaklık ve basınç), işleme koşullarının hedeflenen işlem hedefine göre ayrı ayrı ayarlanmasına olanak tanır. Bu, ultrasonik yoğunluğun spesifik formülasyona (BNNT'lerin kalitesi, çözücü, katı-sıvı konsantrasyonu vb.) göre ayarlanabileceği ve böylece optimum sonuçlar elde edilebileceği anlamına gelir.

Ultrasonik BNNT ve BNN işleme uygulamaları, iki boyutlu bor nitrür nanoyapılarının (2D-BNN'ler) homojen dağılımından, tek katmanlı altıgen bor nitrürün işlevselleştirilmesine ve kimyasal pul pul dökülmesine kadar tüm aralığı kapsar. Aşağıda, BNNT'lerin ve BNN'lerin ultrasonik dispersiyonu, pul pul dökülmesi ve işlevselleştirilmesi ile ilgili ayrıntıları sunuyoruz.

Bor Nitrür Nanotüplerin Ultrasonik Dispersiyonu

Bor nitrür nanotüpler (BNNT'ler) polimerleri güçlendirmek veya yeni malzemeleri sentezlemek için kullanıldığında, matris içine düzgün ve güvenilir bir dağılım gereklidir. Ultrasonik dağıtıcılar, CNT'ler, metalik nanoparçacıklar, çekirdek-kabuk parçacıkları ve diğer nano parçacık türleri gibi nano malzemeleri ikinci bir faza dağıtmak için yaygın olarak kullanılır.
Ultrasonik dispersiyon, BNNT'leri etanol, PVP etanol, TX100 etanol ve çeşitli polimerler (örneğin poliüretan) dahil olmak üzere sulu ve susuz çözeltilerde düzgün bir şekilde çözmek ve dağıtmak için başarıyla uygulanmıştır.
Ultrasonik olarak hazırlanmış bir BNNT dispersiyonunu stabilize etmek için yaygın olarak kullanılan bir yüzey aktif madde, ağırlıkça% 1 sodyum dodesil sülfat (SDS) çözeltisidir. Örneğin, 5 mg BNNT'ler, ağırlıkça 5 mL %1 olan bir şişede ultrasonik olarak dağıtılır. SDS çözeltisi, gibi ultrasonik prob tipi bir dağıtıcı kullanılarak UP200St (26kHz, 200W).

Ultrason Kullanılarak BNNT'lerin Sulu Dispersiyonu

Güçlü van der Waals etkileşimleri ve hidrofobik yüzeyleri nedeniyle, bor nitrür nanotüpler su bazlı çözeltilerde zayıf bir şekilde dağılabilir. Bu sorunları çözmek için, Jeon ve ark. (2019), BNNT'yi sonikasyon altında işlevselleştirmek için hem hidrofilik gruplara hem de hidrofobik gruplara sahip Pluronic P85 ve F127'yi kullandı.

Sonikasyon Kullanarak Bor Nitrür Nano Tabakaların Yüzey Aktif Madde İçermeyen Pul Pul Dökülmesi

Lin ve ark. (2011), altıgen bor nitrürün (h-BN) temiz bir pul pul dökülme ve dispersiyon yöntemini sunmaktadır. Altıgen bor nitrürün geleneksel olarak suda çözünmez olduğu kabul edilir. Bununla birlikte, suyun, ultrasonikasyon kullanarak katmanlı h-BN yapılarını pul pul dökmek için etkili olduğunu, yüzey aktif maddeler veya organik işlevselleştirme kullanmadan h-BN nano tabakalarının "temiz" sulu dispersiyonlarını oluşturduğunu gösterebildiler. Bu ultrasonik pul pul dökülme işlemi, birkaç katmanlı h-BN nanotabakalarının yanı sıra tek katmanlı nano tabaka ve nanoribbon türleri üretti. Nano tabakaların çoğu, sonikasyon destekli hidroliz (amonyak testi ve spektroskopi sonuçları ile desteklenen) tarafından indüklenen ana h-BN tabakalarının kesilmesine atfedilen azaltılmış yanal boyutlara sahipti. Ultrasonik olarak indüklenen hidroliz, çözücünün polarite etkisine yardımcı olarak h-BN nano tabakalarının pul pul dökülmesini de teşvik etti. Bu "temiz" sulu dispersiyonlardaki h-BN nanotabakaları, fiziksel özelliklerini koruyarak çözelti yöntemleri yoluyla iyi işlenebilirlik sergiledi. Sudaki dağılmış h-BN nanotabakaları ayrıca ferritin gibi proteinlere karşı güçlü bir afinite sergiledi, bu da nanotabaka yüzeylerinin daha fazla biyo-konjugasyon için mevcut olduğunu düşündürdü.

Ultrasonik kavitasyon ve kesme kuvvetlerini kullanan sono-mekanik dispersiyon yöntemi, bütünlüklerini ve içsel özelliklerini korurken BNNT'leri ayrıştırabildiği ve tek tek BNNT'leri stabilize edebildiği kanıtlanmış tamamen fiziksel bir harmanlama yaklaşımıdır. Uygun ultrasonik enerji (Ws / mL), yani ayarlanmış genlik ve sonikasyon süresi uygulayarak, ultrasonik dispersiyon BNNTS'yi düzgün bir şekilde çözebilir ve dağıtabilir. Bor nitrür nanotüplerin uzunluğunun azaltılması gerekiyorsa daha yüksek genlikler ve daha uzun sonikasyon uygulanabilir. Bir sonraki bölümde BNNT'lerin ultrasonik boyut küçültme ve uzunluk kesme hakkında daha fazla bilgi edinin.

Bor Nitrür Nanotüplerin Ultrasonik Boyut Küçültme ve Kesme

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.

BNNT İşleme için Yüksek Performanslı Ultrasonikatörler

Hielscher ultrasonicators akıllı özellikleri güvenilir çalışma, tekrarlanabilir sonuçlar ve kullanıcı dostu garanti etmek için tasarlanmıştır. Dijital renkli dokunmatik ekran ve tarayıcı uzaktan kumandası ile erişilebilen sezgisel menü aracılığıyla çalışma ayarlarına kolayca erişilebilir ve aranabilir. Bu nedenle, net enerji, toplam enerji, genlik, zaman, basınç ve sıcaklık gibi tüm işlem koşulları otomatik olarak dahili bir SD karta kaydedilir. Bu, önceki sonikasyon çalışmalarını gözden geçirmenize ve karşılaştırmanıza ve bor nitrür nanotüplerin ve nanomalzemelerin pul pul dökülme ve dağılma sürecini en yüksek verime optimize etmenize olanak tanır.
Hielscher Ultrasonik sistemleri, yüksek kaliteli BNNT'lerin üretimi için dünya çapında kullanılmaktadır. Hielscher endüstriyel ultrasonicators sürekli operasyonda (24/7/365) kolayca yüksek genlikler çalıştırabilir. 200μm'ye kadar genlikler, standart sonotrodlar (ultrasonik problar / boynuzlar) ile kolayca sürekli olarak üretilebilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodlar mevcuttur. Sağlamlıkları ve az bakım gerektirmeleri nedeniyle, ultrasonik pul pul dökülme ve dispersiyon sistemlerimiz genellikle ağır hizmet uygulamaları ve zorlu ortamlar için kurulur.
Hielscher Ultrasonics’ Endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodlar mevcuttur.
Bor nitrür nanotüplerin yanı sıra CNT'ler ve grafenin dağılması ve pul pul dökülmesi için Hielscher ultrasonik işlemciler zaten dünya çapında ticari ölçekte kuruludur. BNNT üretim sürecinizi görüşmek için şimdi bizimle iletişime geçin! Deneyimli personelimiz, pul pul dökülme işlemi, ultrasonik sistemler ve fiyatlandırma hakkında daha fazla bilgi paylaşmaktan memnuniyet duyacaktır!
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: