Bor nitridi nanonaychalari – ultratovush bilan ishlov berish orqali qatlamlarga ajratilgan va disperslangan
Ultratovush bilan ishlov berish bor nitridi nanonaychalariga (BNNTs) ishlov berish va ularni disperslashda muvaffaqiyatli qoʻllaniladi. Yuqori intensivlikdagi ultratovush bilan ishlov berish turli eritmalarda chigalliklarni bir tekis yechish va bir tekis taqsimlashni taʼminlaydi, shu sababli BNNTlarni eritmalar va matritsalar tarkibiga kiritish uchun muhim ishlov berish usuli hisoblanadi.
Bor nitridi nanonaychalariga ultratovushli ishlov berish
Bor nitridi nanonaychalarini (BNNTs) yoki nanovaraqlar va nanotasmalarga oʻxshash bor nitridi nanostrukturalarini (BNNs) suyuq eritmalar yoki polimer matritsalar tarkibiga kiritish uchun samarali va ishonchli disperslash usuli talab etiladi. Ultratovushli disperslash bor nitridi nanonaychalari va bor nitridi nanostrukturalarini yuqori samaradorlik bilan qatlamlarga ajratish, chigalliklarini yechish, disperslash va funksionallashtirish uchun zarur energiyani taʼminlaydi. Yuqori intensivlikdagi ultratovushning aniq boshqariladigan ishlov berish parametrlari (yaʼni energiya, amplituda, vaqt, harorat va bosim) ishlov berish sharoitlarini jarayonning koʻzlangan maqsadiga alohida moslashtirish imkonini beradi. Bu ultratovush intensivligini muayyan tarkibga (BNNTlar sifati, erituvchi, qattiq modda–suyuqlik konsentratsiyasi va boshqalar) moslab sozlash va shu orqali optimal natijalarga erishish mumkinligini anglatadi.
Bor nitridi nanokosachalarini sintez qilishning ultratovushli usuli
(tadqiqot va grafik: Yu et al. 2012)
BNNT va BNNlarga ultratovushli ishlov berishning qoʻllanish sohalari ikki oʻlchamli bor nitridi nanostrukturalarini (2D-BNNs) bir tekis disperslashdan tortib, ularni funksionallashtirish va bir qatlamli geksagonal bor nitridini kimyoviy qatlamlarga ajratishgacha boʻlgan toʻliq doirani qamrab oladi. Quyida BNNT va BNNlarni ultratovushli disperslash, qatlamlarga ajratish va funksionallashtirish haqida batafsil maʼlumot beramiz.
Ultratovushli disperserlar (2x UIP1000hdT) oʻrnatmasi – bor nitridi nanonaychalariga sanoat miqyosida ishlov berish uchun
Bor nitridi nanonaychalarini ultratovushli disperslash
Bor nitridi nanonaychalari (BNNTs) polimerlarni mustahkamlash yoki yangi materiallarni sintez qilish uchun ishlatilganda, ularni matritsa ichida bir tekis va ishonchli disperslash talab etiladi. Ultratovushli disperserlar CNTlar, metall nanozarrachalar, yadro–qobiq tuzilishidagi zarrachalar va boshqa turdagi nanozarrachalar kabi nanomateriallarni ikkinchi fazaga disperslash uchun keng qoʻllaniladi.
Ultratovushli disperslash BNNTlarning chigalliklarini yechish va ularni suvli hamda suvsiz eritmalarda, jumladan, etanol, PVP saqlovchi etanol, TX100 saqlovchi etanol, shuningdek, turli polimerlarda (masalan, poliuretanda) bir tekis taqsimlash uchun muvaffaqiyatli qoʻllanilgan.
Ultratovush yordamida tayyorlangan BNNT dispersiyasini barqarorlashtirish uchun keng qoʻllaniladigan sirt faol modda natriy dodetsil sulfatning (SDS) 1%wt eritmasidir. Masalan, 5 mg BNNT 5 mL 1%wt. SDS eritmasi solingan flakonda ultratovushli zond turidagi disperser yordamida ultratovush bilan disperslanadi; bunday disperserga misol – UP200St (26kHz, 200W).
Ultratovush yordamida BNNTlarning suvli dispersiyasini tayyorlash
Kuchli van der Waals oʻzaro taʼsirlari va gidrofob yuzasi tufayli bor nitridi nanonaychalari suv asosidagi eritmalarda yomon disperslanadi. Bu muammolarni hal qilish uchun Jeon et al. (2019) ultratovush bilan ishlov berish jarayonida BNNTni funksionallashtirish maqsadida ham gidrofil, ham gidrofob guruhlarga ega Pluronic P85 va F127dan foydalangan.
Turli davomiylikdagi ultratovush bilan ishlov berishdan keyin qisqargan BNNTlarning SEM tasvirlari. Koʻrsatilganidek, ultratovush bilan ishlov berishning jami davomiyligi ortishi bilan bu BNNTlarning uzunligi kamayadi.
(tadqiqot va rasm: Lee et al. 2012)
Ultratovush bilan ishlov berish yordamida bor nitridi nanovaraqlarini sirt faol moddalarsiz qatlamlarga ajratish
Lin et al. (2011) geksagonal bor nitridini (h-BN) qatlamlarga ajratish va disperslashning toza usulini taqdim etadi. Geksagonal bor nitridi anʼanaviy ravishda suvda erimaydigan modda deb hisoblanadi. Biroq ular ultratovush bilan ishlov berish yordamida qatlamli h-BN tuzilmalarini qatlamlarga ajratishda suv samarali ekanini koʻrsata oldilar; bunda sirt faol moddalar yoki organik funksionallashtirishdan foydalanmasdan h-BN nanovaraqlarining “toza” suvli dispersiyalari hosil boʻladi. Ushbu ultratovushli qatlamlarga ajratish jarayoni kam qatlamli h-BN nanovaraqlarini, shuningdek, bir qatlamli nanovaraq va nanotasmalarning turlarini hosil qildi. Aksariyat nanovaraqlarning yonlama oʻlchamlari kichraygan boʻlib, bu ultratovush koʻmagidagi gidroliz taʼsirida boshlangʻich h-BN varaqlarining kesilishi bilan izohlangan (ammiak sinovi va spektroskopiya natijalari bilan tasdiqlangan). Ultratovush taʼsirida yuzaga kelgan gidroliz erituvchining qutblilik taʼsiriga koʻmaklashib, h-BN nanovaraqlarining qatlamlarga ajralishiga ham yordam berdi. Ushbu “toza” suvli dispersiyalardagi h-BN nanovaraqlari fizik xususiyatlarini saqlagan holda eritmaga asoslangan usullar orqali yaxshi ishlov beriluvchanlikni namoyon etdi. Suvda disperslangan h-BN nanovaraqlari ferritin kabi oqsillarga kuchli moyillik ham koʻrsatdi, bu esa nanovaraq yuzalari keyingi biokonʼyugatsiyalar uchun mavjud ekanini koʻrsatadi.
Bor nitridi nanonaychalarining oʻlchamini ultratovush yordamida kamaytirish va ularni kesish
BNNTlarni keyinchalik polimerlar va boshqa funksionallashtirilgan materiallar tarkibiga kiritib ishlov berishda bor nitridi nanonaychalarining uzunligi hal qiluvchi rol oʻynaydi. Shu sababli, erituvchidagi BNNTlarga ultratovush bilan ishlov berish BNNTlarni nafaqat alohida ajratishi, balki boshqariladigan sharoitlarda bambuksimon tuzilishga ega BNNTlarni qisqartirishi ham mumkinligi muhim faktdir. Kompozit tayyorlash vaqtida qisqartirilgan BNNTlarning tutamlarga birlashish ehtimoli ancha past boʻladi. Lee at al. (2012) funksionallashtirilgan BNNTlarning uzunligini ultratovush bilan ishlov berish orqali >10µm dan ∼500nm gacha samarali qisqartirish mumkinligini koʻrsatgan. Ularning tajribalari BNNTlarning oʻlchamini bunday kamaytirish va kesish uchun eritmada BNNTni samarali ultratovushli disperslash zarurligini koʻrsatadi.
(c) Suvda yaxshi disperslangan mPEG- DSPE/BNNTs (2 h ultratovush bilan ishlov berishdan keyin). (d) mPEG-DSPE molekulasi bilan funksionallashtirilgan BNNTning sxematik tasviri
(tadqiqot va rasm: Lee et al. 2012)
Ultratovushli gomogenizator UP400St bor nitridi nanonaychalarini (BNNTs) disperslash uchun
BNNTlarga ishlov berish uchun yuqori unumli ultratovush qurilmalari
Hielscher ultratovush qurilmalarining aqlli funksiyalari ishonchli ishlash, takrorlanuvchan natijalar va foydalanish qulayligini kafolatlash uchun ishlab chiqilgan. Ishlash sozlamalariga raqamli rangli sensorli displey va brauzer orqali masofadan boshqarish vositasida ochiladigan intuitiv menyu orqali oson kirish va ularni sozlash mumkin. Shu sababli sof energiya, umumiy energiya, amplituda, vaqt, bosim va harorat kabi barcha ishlov berish sharoitlari oʻrnatilgan SD-kartaga avtomatik qayd etiladi. Bu avvalgi ultratovush bilan ishlov berish sikllarini koʻrib chiqish va solishtirish hamda bor nitridi nanonaychalari va nanomateriallarini qatlamlarga ajratish va disperslash jarayonini eng yuqori samaradorlikka erishish uchun optimallashtirish imkonini beradi.
Hielscher Ultrasonics tizimlari butun dunyoda yuqori sifatli BNNTlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Hielscher sanoat ultratovush qurilmalari uzluksiz ishlashda (24/7/365) yuqori amplitudalarda oson ishlay oladi. Standart sonotrodlar (ultratovushli zondlar / shoxlar) bilan 200µm gacha boʻlgan amplitudalarni oson va uzluksiz hosil qilish mumkin. Yanada yuqoriroq amplitudalar uchun maxsus tayyorlangan ultratovushli sonotrodlar mavjud. Mustahkamligi va kam texnik xizmat talab qilishi tufayli bizning ultratovushli qatlamlarga ajratish va disperslash tizimlarimiz koʻpincha ogʻir ish rejimlari va murakkab sharoitlar uchun oʻrnatiladi.
Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovush protsessorlari juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7 rejimida oson va uzluksiz ishlash mumkin. Yanada yuqoriroq amplitudalar uchun maxsus tayyorlangan ultratovushli sonotrodlar mavjud.
Bor nitridi nanonaychalarini, shuningdek, CNTlar va grafenni disperslash hamda qatlamlarga ajratish uchun Hielscher ultratovush protsessorlari allaqachon butun dunyoda tijorat miqyosida oʻrnatilgan. BNNT ishlab chiqarish jarayoningizni muhokama qilish uchun hoziroq biz bilan bogʻlaning! Katta tajribaga ega xodimlarimiz qatlamlarga ajratish jarayoni, ultratovush tizimlari va narxlar haqida qoʻshimcha maʼlumot berishdan mamnun boʻladi!
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | birgalikda ishlaydigan qurilmalar guruhi: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, tajriba-sinov va sanoat miqyosida aralashtirish, disperslash, emulsiyalash va ekstraksiya uchun yuqori unumli ultratovushli gomogenizatorlar ishlab chiqaradi.
Adabiyotlar / Manbalar
- 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. Journal 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.
Bilishga arziydigan faktlar
Bor nitridi nanonaychalari va nanomateriallari
Bor nitridi nanonaychalari geksagonal toʻrda joylashgan bor va azot atomlaridan tashkil topgan noyob atom tuzilishiga ega. Ushbu tuzilish BNNTga yuqori mexanik mustahkamlik, yuqori issiqlik oʻtkazuvchanlik, elektr izolyatsiyalash xususiyati, pyezoelektrik xususiyat, neytronlardan ekranlash qobiliyati va oksidlanishga chidamlilik kabi koʻplab ajoyib ichki xususiyatlarni beradi. 5 eV taqiqlangan zona kengligini koʻndalang elektr maydonlari yordamida ham sozlash mumkin, bu esa BNNTlarni elektron qurilmalar uchun qiziqarli qiladi. Bundan tashqari, BNNTlar 800°C gacha yuqori oksidlanishga chidamlilikka ega, ajoyib pyezoelektriklikni namoyon etadi va xona haroratida vodorod saqlash uchun yaxshi material boʻlishi mumkin.
BNNTlar va grafen: BNNTlar grafenning tuzilish analoglaridir. Bor nitridi asosidagi nanomateriallar va ularning uglerod asosidagi muqobillari oʻrtasidagi asosiy farq atomlar orasidagi bogʻlarning tabiatidir. Uglerod nanomateriallaridagi C-C bogʻi sof kovalent xususiyatga ega, B-N bogʻlari esa sp2 gibridlangan B-Ndagi e− juftlari tufayli qisman ionli xususiyatni namoyon etadi. (qarang: Emanet et al. 2019)
BNNTlar va uglerod nanonaychalari: bor nitridi nanonaychalari (BNNTs) uglerod nanonaychalarinikiga (CNTs) oʻxshash naychasimon nanostrukturaga ega boʻlib, bor va azot atomlari geksagonal toʻrda joylashgan.
Xenlar: xenlar 2D, bir elementli nanomateriallardir. Mashhur misollar – borofen, gallenen, silitsen, germanen, stanen, fosforen, arsenen, antimonen, vismuten, telluren va selenen. Xenlar favqulodda material xususiyatlariga ega boʻlib, shu tufayli boshqa 2D materiallarning amaliy qoʻllanishiga oid cheklovlarni yengib oʻtish salohiyatiga ega. Xenlarni ultratovush yordamida qatlamlarga ajratish haqida batafsil bilib oling!
Hielscher Ultrasonics yuqori unumli ultratovushli gomogenizatorlar ishlab chiqaradi – laboratoriya oʻlchamidan sanoat oʻlchamigacha.