Бор нітриду нанотрубки – Відлущується і диспергується за допомогою ультразвукової обробки

Ультразвукове дослідження успішно застосовується для обробки та дисперсії нітридів бору (BNNTs). Ультразвукова обробка високої інтенсивності забезпечує однорідне детангування та розподіл у різних рішеннях і, таким чином, є важливою технікою обробки для включення BNNTs у рішення та матриці.

Ультразвукова обробка борних нітриду нанотрубок

Для того, щоб включити нанотрубки нітридів бору (BNNTs) або нітрид бору (БНН), такі як нанотехнації та нанориббони, в рідкі розчини або полімерні матриці, потрібна ефективна та надійна техніка дисперсії. Ультразвукова дисперсія забезпечує необхідну енергію для відлущування, детангування, диспергування та функціоналізації нанотрубок нітридів бору та наноструктур нітридів бору з високою ефективністю. Точно регульовані параметри обробки ультразвуку високої інтенсивності (тобто енергія, амплітуда, час, температура та тиск) дозволяють індивідуально коригувати умови обробки до цільової мети процесу. Це означає, що інтенсивність ультразвуку може бути скоригована щодо конкретного формулювання (якість BNNTs, розчинник, концентрація твердої рідини тощо), тим самим отримуючи оптимальні результати.

Застосування ультразвукової обробки BNNT і BNN охоплюють весь діапазон від однорідної дисперсії двовимірних нітридів бору (2D-BNN), до їх функціоналізації та хімічного відлущування одношарового шестишарового нітриду бору. Нижче ми наномаємо детальну інформацію про ультразвукову дисперсію, відлущування та функціоналізацію БНТ та БНН.

Ультразвукова дисперсія борних нітриду нанотрубок

Коли нанотрубки нітридів бору (BNNTs) використовуються для армування полімерів або синтезу нових матеріалів, потрібна рівномірна і надійна дисперсія в матрицю. Ультразвукові дисперсери широко використовуються для диспергування наноматеріалів, таких як CNTs, металеві наночастинки, частинки оболонки ядра та інші типи наночастинок у другу фазу.
Ультразвукова дисперсія була успішно застосована для детангування та рівномірного розподілу BNNTs у вихкових та неводних розчинах, включаючи етанол, PVP етанол, етанол TX100, а також різні полімери (наприклад, поліуретан).
Поширеним використовуваним поверхнево-активною речовиною для стабілізації ультрачно підготовленої дисперсії BNNT є 1% wt розчин додекілульфат натрію (SDS). Наприклад, 5 мг БНТ ультразвуково дисперговані у флаконі з 5 мл з 1% wt. рішення SDS за допомогою ультразвукового диспергатора типу зонда, такого як UP200St (26 кГц, 200 Вт).

Вакастична дисперсія БНТ за допомогою ультразвуку

Завдяки своїм сильним взаємодіям ван дер Ваальса і гідрофобної поверхні, нанотрубки нітридів бору погано диспергуються в розчинах на водній основі. Для вирішення цих проблем Jeon et al. (2019) використовував Pluronic P85 і F127, які мають як гідрофільні групи, так і гідрофобні групи для функціоналізації BNNT під ультразвуковою обробкою.

Поверхнево-активне відлущування борних нітриду наносупутників за допомогою ультразвукової обробки

Lin et al. (2011) представляє чистий метод відлущування та дисперсії нітриду шестикутного бору (h-BN). Нітрид шестикутного бору традиційно вважається нерозчинним у воді. Однак вони змогли продемонструвати, що вода ефективна для відлущування шаруватих h-BN структур за допомогою ультразвуку, утворюючи «чисті» водні дисперсії h-BN наносупутників без використання поверхнево-активних речовин або органічної функціоналізації. Цей ультразвуковий процес відлущування виробляв малошарові наносупутники h-BN, а також моношарові наношарові та нанориббонові види. Більшість наносупутники були зменшених бічних розмірів, що було пов'язано з різанням батьківських h-BN листів, викликаних гідролізом за допомогою ультразвукової обробки (підтверджений результатами тесту на аміак і спектроскопії). Ультрачно індукований гідроліз також сприяв відлущування h-BN наносупутників на допомогу ефекту полярності розчинника. H-BN наносупутники в цих "чистих" вади дисперсії проявили хорошу технологічність за допомогою методів рішення, зберігаючи свої фізичні характеристики. Дисперсні h-BN наносупутники у воді також демонструють сильну спорідненість до білків, таких як феритин, що дозволяє припустити, що поверхні нанотехнологій були доступні для подальших біоз'єкцій.

Соно-механічний метод дисперсії з використанням ультразвукової кавітації та сил підрізу - це чисто фізичний підхід змішування, який був доведений здатним деблокувати BNNTs та стабілізувати окремі BNNTs, зберігаючи їх цілісність та власні властивості. Застосовуючи відповідну ультразвукову енергію (Ws / mL), тобто скориговану амплітуду та тривалість ультразвукової обробки, ультразвукова дисперсія може рівномірно детангувати та диспергувати BNNTS. Більш високі амплітуди і більш тривала ультразвукова обробка можуть бути застосовані, якщо довжина нанотрубок нітриду бору повинна бути зменшена. Дізнайтеся більше про ультразвукове зменшення розміру та скорочення довжини BNNTs у наступному розділі.

Ультразвукове зменшення розміру та різання борних нітриду нанотрубок

Довжина нітридів бору відіграє вирішальну роль, коли мова йде про подальшу обробку BNNTs в полімери та інші функціоналізовані матеріали. Тому важливим є той факт, що ультразвукова обробка БНТ в розчиннику могла не тільки відокремити БНТ індивідуально, але і скоротити бамбукові структуровані БНТ в контрольованих умовах. Укорочені БНТ мають набагато менші шанси на комплектування під час композитної підготовки. Лі на al. (2012) продемонстрував, що довжини функціоналізованих BNNTs можуть бути ефективно скорочені від > 10μm до ∼500nm за допомогою ультразвуку. Їх експерименти свідчать про те, що ефективна ультразвукова дисперсія BNNT у розчині необхідна для такого скорочення та різання розміру BNNT.

Високоехудіївні ультраакукатори для обробки BNNT

Розумні особливості hielscher ультраакукатори призначені для забезпечення надійної роботи, відтворюваних результатів і зручності користувача. Оперативні налаштування можна легко отримати доступ і набирати через інтуїтивно зрозуміле меню, доступ до якого можна отримати за допомогою цифрового кольорового сенсорного дисплея та пульта дистанційного керування браузера. Тому всі умови обробки, такі як чиста енергія, сумарна енергія, амплітуда, час, тиск і температура, автоматично записуються на вбудовану SD-карту. Це дозволяє переглянути і порівняти попередні пробіги ультразвукової обробки та оптимізувати процес відлущування та дисперсії борних нітриду та наноматеріалів до найвищої ефективності.
Hielscher Ультразвукові системи використовуються в усьому світі для виробництва високоякісних BNNTs. Hielscher промислові ультраакукатори можуть легко працювати високі амплітуди в безперервній роботі (24/7/365). Амплітуди до 200 мкм можуть легко безперервно генеруються за допомогою стандартних сонотродів (ультразвукові зонди / роги). Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Завдяки своїй надійності та низькому обслуговуванню, наші ультразвукові системи відлущування та дисперсії зазвичай встановлюються для важких застосувань та у вимогливих середовищах.
Hielscher Ультразвук’ промислові ультразвукові процесори можуть доставляти дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно запускати в роботі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди.
Ультразвукові процесори Hielscher для дисперсії та відлущування нанотрубок нітридів бору, а також CNTs та графена вже встановлені по всьому світу в комерційних масштабах. Зв'яжіться з нами зараз, щоб обговорити ваш виробничий процес BNNT! Наш досвідчений персонал із задоволенням поділиться додатковою інформацією про процес відлущування, ультразвукові системи та ціноутворення!
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв: