Bor Nitrür Nanotüpler – Sonication kullanarak pul pul dökülür ve dağılır
Ultrasonication başarıyla işleme ve bor nitrür nanotüplerin (BNNTs) dağılımı uygulanır. Yüksek yoğunluklu sonication çeşitli çözeltilerde homojen detangling ve dağıtım sağlar ve böylece çözümler ve matrisler içine BNNTs dahil etmek için çok önemli bir işleme tekniğidir.
Bor Nitrür Nanotüplerinin Ultrasonik İşlemesi
Nanosheets ve nanoribbons gibi bor nitrür nanotüplerini (BNNTs) veya bor nitrür nanoyapılarını (BNN'ler) sıvı çözeltilere veya polimerik matrislere dahil etmek için verimli ve güvenilir bir dispersiyon tekniği gereklidir. Ultrasonik dispersiyon, bor nitrür nanotüplerini ve bor nitrür nanoyapılarını yüksek verimlilikle pul pul dökmek, detangle etmek, dağıtmak ve işlevselleştirmek için gerekli enerjiyi sağlar. Yüksek yoğunluklu ultrasonun hassas bir şekilde kontrol edilebilir işleme parametreleri (örneğin enerji, genlik, zaman, sıcaklık ve basınç) işleme koşullarını hedeflenen işlem hedefine göre ayrı ayrı ayarlamanıza izin verir. Bu, ultrasonik yoğunluğun belirli formülasyon (BNNT'lerin kalitesi, çözücü, katı sıvı konsantrasyonu vb.) açısından ayarlanabileceği ve böylece optimum sonuçlar elde edebileceği anlamına gelir.
Bor nitrür nanocups sentezlemek için ultrasonik yol
(çalışma ve grafik: Yu ve ark. 2012)
Ultrasonik BNNT ve BNN işleme uygulamaları, iki boyutlu bor nitrür nanoyapılarının (2D-BNN' ler) homojen dağılımından, mono-katman altıgen bor nitrürün işlevselleştirilmesine ve kimyasal pul pul dökülmesine kadar tüm aralığı kapsar. Aşağıda, ultrasonik dispersiyon, pul pul dökülme ve BNNT'lerin ve BNN'lerin işlevselleştirilmesi ile ilgili ayrıntılara sunuyoruz.
Ultrasonik dağıtıcıların montajı (2x UIP1000hdT) bor nitrür nanotüplerinin endüstriyel ölçekte işlenmesi için
Bor Nitrür Nanotüplerinin Ultrasonik Dağılımı
Bor nitrür nanotüpleri (BNNTs) polimerleri güçlendirmek veya yeni malzemeler sentezlemek için kullanıldığında, matrise düzgün ve güvenilir bir dağılım gerekir. Ultrasonik dağıtıcılar, CNT'ler, metalik nanopartiküller, çekirdek kabuk parçacıkları ve diğer nano parçacık türleri gibi nano malzemeleri ikinci bir aşamaya dağıtmak için yaygın olarak kullanılır.
Ultrasonik dispersiyon başarılı bir şekilde detangle ve etanol, PVP etanol, TX100 etanol yanı sıra çeşitli polimerler (örneğin poliüretan) dahil olmak üzere sulu ve sulu olmayan çözeltilerde BNNTs eşit olarak dağıtmak için uygulanmıştır.
Ultrasonik olarak hazırlanmış bir BNNT dispersiyonunu stabilize etmek için yaygın olarak kullanılan bir yüzey aktif madde% 1 wt sodyum dodecyl sülfat (SDS) çözeltisidir. Örneğin, 5 mg BNNTs ultrasonik olarak 5 mL 1% wt. SDS çözeltisi gibi ultrasonik prob tipi dağıtıcı kullanılarak bir şişede dağıtılmıştır. UP200St (26kHz, 200W).
Ultrason kullanarak BNNTs Sulu Dispersiyon
Güçlü van der Waals etkileşimleri ve hidrofobik yüzeyleri nedeniyle, bor nitrür nanotüpleri su bazlı çözeltilerde zayıf bir şekilde dağılabilir. Bu sorunları çözmek için Jeon ve ark. (2019), sonication altında BNNT'yi işlevselleştirmek için hem hidrofilik gruplara hem de hidrofobik gruplara sahip Pluronic P85 ve F127'yi kullandı.
Çeşitli sonikasyon sürelerinden sonra daha kısa BNNT'lerin SEM görüntüleri. Gösterildiği gibi, bu BNNT'lerin uzunlukları kümülatif sonikasyon süresindeki artışla azalır.
(çalışma ve resim: Lee ve ark. 2012)
Sonication kullanarak Bor Nitrür Nanosheets Yüzey Aktif Madde içermeyen eksfoliasyon
Lin ve ark. (2011) altıgen bor nitrürün (h-BN) temiz bir pul pul dökülmesi ve dağılması yöntemini sunmaktadır. Altıgen bor nitrür geleneksel olarak suda çözünmez olarak kabul edilir. Bununla birlikte, suyun ultrasonication kullanarak katmanlı h-BN yapılarını pul pul dökülmek için etkili olduğunu gösterebildiler, yüzey aktif madde veya organik işlevselleştirme kullanmadan h-BN nano sayfalarının "temiz" sulu dağılımlarını oluşturdular. Bu ultrasonik eksfoliasyon işlemi, birkaç katmanlı h-BN nanosheets yanı sıra monolayered nanosheet ve nanoribbon türleri üretti. Nano sayfaların çoğu, sonikasyon destekli hidrolizin (amonyak testi ve spektroskopi sonuçları ile doğrulanan) neden olduğu ana h-BN levhalarının kesilmesine atfedilen azaltılmış yanal boyutlardaydı. Ultrasonik olarak indüklenen hidroliz ayrıca çözücünün polarite etkisine yardımcı olarak h-BN nanosheets eksfoliasyonunu teşvik etti. Bu "temiz" sulu dispersiyonlardaki h-BN nanosheets, fiziksel özelliklerini koruyan çözelti yöntemleriyle iyi işlenebilirlik sergiledi. Sudaki dağınık h-BN nanosheet'ler de ferritin gibi proteinlere karşı güçlü bir yakınlık sergiledi ve nanosheet yüzeylerinin daha fazla biyo-konjugasyon için mevcut olduğunu düşündürdü.
Bor Nitrür Nanotüplerinin Ultrasonik Boyut Azaltma ve Kesme
Bor nitrür nanotüplerinin uzunluğu, BNNT'lerin polimerlere ve diğer işlevsel malzemelere işlenmesi söz konusu olduğunda çok önemli bir rol oynar. Bu nedenle, çözücüdeki BNNT'lerin sonication sadece BNNTs ayrı değil, aynı zamanda kontrollü koşullar altında bambu yapılandırılmış BNNTs kısaltabilir önemli bir gerçektir. Kısaltılmış BNNT'lerin kompozit hazırlama sırasında tomurcuklanma şansı çok daha düşüktür. Lee at al. (2012), işlevselleştirilmiş BNNT'lerin uzunluklarının ultrasonication ile >10μm'den ∼500nm'ye verimli bir şekilde kısaltılabileceğini gösterdi. Deneyleri, BNNT'nin çözeltideki etkili ultrasonik dağılımının, BNNT boyut küçültme ve kesme gibi kesimler için gerekli olduğunu göstermektedir.
(c) Suda iyi dispered mPEG- DSPE/BNNTs (sonikasyon 2 saat sonra). (d) MPEG-DSPE molekülü tarafından işlevselleştirilmiş bir BNNT'nin şematik temsilcisi
(çalışma ve resim: Lee ve ark. 2012)
BNNT İşleme için Yüksek Performanslı Ultrasonicators
Hielscher ultrasonicators akıllı özellikleri güvenilir çalışma, tekrarlanabilir sonuçlar ve kullanıcı dostu garanti etmek için tasarlanmıştır. Operasyonel ayarlara, dijital renkli dokunmatik ekran ve tarayıcı uzaktan kumandası ile erişilebilen sezgisel menü aracılığıyla kolayca erişilebilir ve çevrilebilir. Bu nedenle, net enerji, toplam enerji, genlik, zaman, basınç ve sıcaklık gibi tüm işlem koşulları otomatik olarak yerleşik bir SD karta kaydedilir. Bu, önceki sonikasyon çalıştırmalarını revize etmenizi ve karşılaştırmanızı ve bor nitrür nanotüplerinin ve nanomalzemelerin eksfoliasyon ve dispersiyon sürecini en yüksek verimliliğe optimize etmenizi sağlar.
Hielscher Ultrasonik sistemleri yüksek kaliteli BNNTs üretimi için dünya çapında kullanılmaktadır. Hielscher endüstriyel ultrasonicators kolayca sürekli çalışma yüksek genlikleri çalıştırabilirsiniz (24/7/365). 200μm'ye kadar genlikler, standart sonotrodlar (ultrasonik problar / boynuzlar) ile kolayca sürekli olarak üretilebilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodes mevcuttur. Sağlamlıkları ve düşük bakımları nedeniyle, ultrasonik pul pul dökülme ve dispersiyon sistemlerimiz genellikle ağır hizmet uygulamaları ve zorlu ortamlarda kurulur.
Hielscher Ultrasonics’ endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sunabilir. 200 μm'ye kadar genlikler 7/24 çalışmada kolayca çalıştırılabilir. Daha yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodes mevcuttur.
Hielscher ultrasonik işlemciler bor nitrür nanotüplerin yanı sıra CNTs ve grafen dispersiyon ve pul pul dökülme için zaten ticari ölçekte dünya çapında kuruludur. BNNT üretim sürecinizi tartışmak için hemen bizimle iletişime geçin! Deneyimli personelimiz eksfoliasyon süreci, ultrasonik sistemler ve fiyatlandırma hakkında daha fazla bilgi paylaşmak için mutlu olacaktır!
Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | Uıp4000hdt |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!
Hielscher Ultrasonik uygulamaları karıştırma, dağılım, emülsifikasyon ve laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte çıkarma için yüksek performanslı ultrasonik homojenler üretmektedir.
Edebiyat / Referanslar
- Sang-Woo Jeon, Shin-Hyun Kang, Jung Chul Choi, Tae-Hwan Kim (2019): Dispersion of Boron Nitride Nanotubes by Pluronic Triblock Copolymer in Aqueous Solution. Polymers 11, 2019.
- Chee Huei Lee, Dongyan Zhang, Yoke Khin Yap (2012): Functionalization, Dispersion, and Cutting of Boron Nitride Nanotubes in Water. Jouranl of Physical Chemistry C 116, 2012. 1798–1804.
- Lin, Yi; Williams, Tiffany; Xu, Tian-Bing; Cao, Wei; Elsayed-Ali, Hani; Connell, John (2011): Aqueous Dispersions of Few-Layered and Monolayered Hexagonal Boron Nitride Nanosheets from Sonication-Assisted Hydrolysis: Critical Role of Water. The Journal of Physical Chemistry C 2011.
- Yuanlie Yu, Hua Chen, Yun Liu, Tim White, Ying Chen (2012): Preparation and potential application of boron nitride nanocups. Materials Letters, Vol. 80, 2012. 148-151.
- Luhua Li, Ying Chen, Zbigniew H. Stachurski (2013): Boron nitride nanotube reinforced polyurethane composites. Progress in Natural Science: Materials International Vol. 23, Issue 2, 2013. 70-173.
- Yanhu Zhan, Emanuele Lago, Chiara Santillo, Antonio Esaú Del Río Castillo, Shuai Hao, Giovanna G. Buonocore, Zhenming Chen, Hesheng Xia, Marino Lavorgna, Francesco Bonaccorso (2020): An anisotropic layer-by-layer carbon nanotube/boron nitride/rubber composite and its application in electromagnetic shielding. Nanoscale 12, 2020. 7782-7791.
- Kalay, Şaban; Çobandede, Zehra; Sen, Ozlem; Emanet, Melis; Kazanc, Emine; Culha, Mustafa (2015): Synthesis of boron nitride nanotubes and their applications. Beilstein Journal of Nanotechnology Vol 6, 2015. 84-102.
Bilinmesi Gereken Gerçekler
Bor Nitrür Nanotüpler ve Nanomalzemeler
Bor nitrür nanotüpleri, altıgen bir ağda düzenlenmiş bor ve azot atomlarından oluşan benzersiz bir atom yapısı sunar. Bu yapı BNNT'ye üstün mekanik mukavemet, yüksek ısı iletkenliği, elektrik yalıtım davranışı, piezoelektrik özellik, nötron koruma kabiliyeti ve oksidasyon direnci gibi çok sayıda mükemmel içsel özellik verir. 5 eV bant boşluğu, BNNT'leri elektronik cihazlar için ilginç kılan enine elektrik alanları kullanılarak da ayarlanabilir. Ek olarak, BNNT'ler 800 ° C'ye kadar yüksek oksidasyon direncine sahiptir, mükemmel piezoelektriklik gösterir ve iyi bir oda sıcaklığı hidrojen depolama malzemesi olabilir.
BNNTs vs Grafen: BNNT'ler grafenin yapısal analoglarıdır. Bor nitrür bazlı nanomalzemeler ile karbon bazlı muadilleri arasındaki temel fark atomlar arasındaki bağların doğasıdır. Karbon nanomalzemelerdeki C-C bağı saf bir kurcalama karakterine sahipken, B-N bağları SP2 hibrid B-N'deki e−çiftleri nedeniyle kısmen iyonik bir karakter sunar. (cf. Emanet vd. 2019)
BNNTs vs. Carbon Nanotüpler: Bor nitrür nanotüpleri (BNNTs), bor ve azot atomlarının altıgen bir ağda düzenlendiği karbon nanotüplerine (CNT' ler) benzer bir tübüler nanoyapı sergiler.
Hielscher Ultrasonics yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretir laboratuvar için endüstriyel boyut.