Siêu âm phân tán các ống nano cacbon (CNT)

Carbonnanotubes là mạnh mẽ và linh hoạt nhưng rất gắn kết. Họ rất khó để phân tán thành chất lỏng, chẳng hạn như nước, ethanol, dầu, polymer hoặc nhựa epoxy. Siêu âm là một phương pháp hiệu quả để có được rời rạc – phân tán đơn – carbonnanotubes.

Carbonnanotubes (CNT) được sử dụng trong chất kết dính, lớp phủ và polyme và như chất độn dẫn điện trong nhựa để tiêu tan các chi phí tĩnh trong các thiết bị điện và trong các tấm cơ thể ô tô bằng electrostatically. Bằng cách sử dụng các ống nano, polyme có thể được thực hiện nhiều khả năng chống lại nhiệt độ, hóa chất khắc nghiệt, môi trường ăn mòn, áp lực cực đoan và mài mòn. Có hai loại ống nano cacbon: ống nano đơn tường (SWNT) và ống nano đa tường (MWNT).

Carbonnanotubes thường có sẵn như là vật liệu khô, ví dụ như từ các công ty, chẳng hạn như Nghiên cứu SES hoặc CNT co., Ltd. Một quá trình đơn giản, đáng tin cậy và có khả năng mở rộng cho deagglomeration là cần thiết, để sử dụng các ống nano để tối đa của họ. Đối với chất lỏng siêu âm lên đến 100, 000cP là một công nghệ rất hiệu quả cho việc phân tán các ống nano trong nước, dầu hoặc polyme ở nồng độ thấp hoặc cao. Các dòng máy bay phản lực lỏng kết quả từ cavitation siêu âm, khắc phục các lực liên kết giữa các ống nano, và tách các ống. Do lực cắt ultrasonically tạo ra và siêu âm vi nhiễu có thể hỗ trợ trong lớp phủ bề mặt và phản ứng hóa học của ống nano với các vật liệu khác, quá.

Nói chung, một phân tán ống nano thô được trộn lần đầu bởi một máy khuấy tiêu chuẩn và sau đó homogenized trong lò phản ứng tế bào dòng siêu âm. Các video dưới đây (Click vào hình ảnh để bắt đầu!) cho thấy một phòng thí nghiệm thử nghiệm (sonication lô sử dụng một UP400S) phân tán ống carbonnanomultiwall trong nước ở nồng độ thấp. Bởi vì bản chất hóa học của cacbon các hành vi phân tán của ống nano trong nước là khá khó khăn. Như được hiển thị trong video, nó có thể dễ dàng chứng minh rằng ultrasonication có khả năng phân tán ống nano một cách hiệu quả.

Phân tán của các SWNTs cá nhân của chiều dài cao

Một vấn đề lớn cho việc xử lý và thao tác của Swnt là sự không hòa tan vốn có của các ống trong các dung môi và nước hữu cơ phổ biến. Chức năng của bức tường phía ống nano hoặc kết thúc mở để tạo ra một giao diện thích hợp giữa các Swnt và dung môi chủ yếu dẫn đến sự tẩy da chết một phần của các dây SWNT, chỉ.
Kết quả là, các Swnt thường được phân tán thành các bó chứ không phải là các đối tượng riêng lẻ hoàn toàn bị cô lập. Khi điều kiện quá khắc nghiệt được sử dụng trong quá trình phân tán, các Swnt được rút ngắn đến độ dài giữa 80 và 200nm. Mặc dù điều này rất hữu ích cho các xét nghiệm nhất định, chiều dài này quá nhỏ đối với hầu hết các ứng dụng thực tế, chẳng hạn như semitiến hoặc tăng cường SWNTs. kiểm soát, điều trị bằng siêu âm nhẹ (ví dụ: bằng UP200Ht với 40 mm sonotrode) là một thủ tục hiệu quả để chuẩn bị phân tán dung dịch của các Swnt dài cá nhân. các chuỗi ultrasonication nhẹ giảm thiểu việc rút ngắn và cho phép bảo quản tối đa các thuộc tính cấu trúc và điện tử.

Thanh lọc SWNT bằng Ultrasonication hỗ trợ polymer

Rất khó để nghiên cứu các sửa đổi hóa học của Swnt ở cấp độ phân tử, bởi vì rất khó để có được SWNTs tinh khiết. các Swnt như-trồng chứa nhiều tạp chất, chẳng hạn như các hạt kim loại và cacbon vô định hình. Ultrasonication swnts trong một giải pháp monochlorobenzene (MCB) của Poly (methyl Methacrylate) PMMA tiếp theo lọc là một cách hiệu quả để thanh tẩy swnts. Phương pháp thanh lọc hỗ trợ polymer này cho phép loại bỏ các tạp chất từ SWNTs như-trồng hiệu quả. (Yudasaka et al.) Kiểm soát chính xác biên độ ultrasonication cho phép hạn chế thiệt hại cho các Swnt.

Hielscher một loạt các thiết bị siêu âm và các phụ kiện cho việc phân tán hiệu quả các ống nano.

• thiết bị phòng thí nghiệm nhỏ gọn lên đến 400 watt điện cho các phân tán thành khối lượng nhỏ hơn lên đến 2 lít
• 500 và 1.000 và 2.000 watt bộ vi xử lý siêu âm như UIP1000hd có thể xử lý khối lượng lớn hơn.
• Hệ thống siêu âm của 2, 4, 10 và 16kW và nhiều hơn nữa để chế biến ở cấp độ thương mại.

Văn chương

Koshio, A., Yudasaka, M., Zhang, M., Iijima, S. (2001): Một cách đơn giản để phản ứng hóa học Single-Wall Crabon Nanotubes với vật liệu hữu cơ sử dụng Ultrasonication; trong Nano Letters, Vol. 1, số 7, 2001, p. 361-363.

Yudasaka, M.; Zhang, M.; Jabs, C.; Iijima, S. (2000): Appl. Phys. Một 2000, 71, 449.

Paredes, J. I., Burghard, M. (2004): Sự phân tán của các ống nano cacbon đơn lẻ có chiều dài cao, trong: Langmuir, Vol. 20, số 12, 2004, 5149-5152, hội hóa học Mỹ.