Tehnologija disperzije ugljikove nanocjevčice i njezina metoda karakterizacije

1. Mehanički potpomognuta disperzija ugljikovih nanocjevčica

Mehaničke metode za pomoć disperziji ugljikovih nanocjevčica uglavnom uključuju mehaničko miješanje, mljevenje, mljevenje kuglice i ultrazvučnu disperziju. Mehaničko miješanje je najjednostavnija metoda. Uglavnom se koristi smičnim naponom disperzijskog otapala za početno razbijanje makroskopskog praha ugljikovih nanocjevčica. Neki istraživači vjeruju da je učinak disperzije na jednodimenzionalne ugljikove nanocjevčice gotovo zanemariv.

Ako se ugljične nanocjevčice mljeve u kuglice, grozdovi se mogu uništiti kako bi do određene mjere pospješili disperziju, ali mljevenjem kuglice smanjit će se ugljikove nanocjevčice i smanjiti omjer slike, što ima određeni utjecaj na fizička i mehanička svojstva. Kuglično mljevenje je izvediva disperzijska metoda kada se ne postavljaju posebni zahtjevi za mehaničkim svojstvima ugljikovih nanocjevčica. Na primjer, neki istraživači koristili su mljevenje kuglice za raspršivanje ugljikovih nanocjevčica, a zatim ih legirali aluminijskim legurama. Tvrdoća i modul kompozita gotovo su dva puta veći nego kod klasičnih aluminijskih legura.

U usporedbi s mehaničkim miješanjem i mljevenjem kuglica, ultrazvučna disperzija učinkovitija je metoda raspršivanja ugljikovih nanocjevčica in situ u otopini. Ultrazvučni valovi mogu trenutačno eksplodirati mikro-mjehuriće generirane u otopini, stvarajući visokoenergetske utjecaje na razbijanje klastera ugljikove nanocjevčice, a kavitacija ultrazvučnih valova u otopini može stvoriti lokalne visoke temperature i uništiti ugljikove nanocjevčice između njih dvije. Van der Waals snaga, kombinacija dviju potiče dobru disperziju ugljikovih nanocjevčica u otopini. Disperzibilnost ugljikovih nanocjevčica može se poboljšati podešavanjem vremena i snage ultrazvučne oscilacije.

2. Površinska kemijska modifikacija ugljikovih nanocjevčica

Općenito, površinska kemijska modifikacija ugljikovih nanocjevčica uglavnom je za kemijsko modificiranje oštećenja ili oštećenja na stijenci cijevi. Polarnost otapala za raspršivanje je različita, a zahtjevi za modifikacijom površine ugljikovih nanocjevčica su također različiti: kad je otapalo jako polarno, jaka kiselina visoke koncentracije može se koristiti za oksidaciju i jetkanje površine ugljikove nanocjevčice za kovalentno uvesti jaku polarnu skupinu kao što je hidroksilna skupina ili karboksilna skupina. Ugljikove nanocjevčice i otapalo kompatibilni su s polarnošću, povećavajući na taj način stupanj disperzije ugljikovih nanocjevčica u otopini; kada je otapalo slabo (ili nepolarno), površina ugljikovih nanocjevčica je uglavnom slabo cijepljena (nepolarni polimerni molekularni lanci, koji imaju dobru kompatibilnost s otapalima, a steritički efekt ometanja uzrokovan prevlakom molekularnog lanca inhibira ugljičnu nanocjevčicu aglomeracijom i dvije zajedno promoviraju ugljikove nanocjevčice u otopini.

3. Surfaktantno tretiranje ugljikovih nanocjevčica

Za razliku od mehanički potpomognute disperzije i površinske kemijske modifikacije, može uništiti strukturu ugljikovih nanocjevčica. Tretman surfaktanata je nerazorna fizička metoda za površinsku modifikaciju ugljikovih nanocjevčica kako bi se pospješila njihova dobra disperzija u polarnim otapalima (ili matrici). Učinkovito poboljšavajući vodljivost i adsorpciju ugljikovih nanocjevčica itd. Postalo je žarište istraživanja modifikacije ugljikovih nanocjevčica.

Molekula površinski aktivne tvari obično se sastoji od skupine topivih u otapalu i solvofobne skupine (gdje solvofilna skupina kontaktira s otapalom i proteže se u otapalu, a solvofobna skupina adsorbira se ugljičnom nanocjevčicom i nanosi se na površinu ugljikove nanocjevčice); stabilno raspršuje ugljikove nanocjevčice u polarnom otapalu elektrostatskom odbijanjem, sterilnim učinkom i slično. Količina površinski aktivne tvari obično ima optimalnu vrijednost, tj. Kada se koncentracija povećava sve dok površina ugljikove nanocjevčice nije tek potpuno obložena, učinkovitost disperzije je najveća, a niža ili veća koncentracija smanjuje disperzijski učinak.

Površinski aktivna sredstva koja se trenutno koriste za raspršivanje ugljikovih nanocjevčica uključuju: kationski cetil-trimetilamonijev bromid (CTAB), anionski natrijev dodecilbenzen-sulfonat (SD-BS), natrijev sulfat dodekan (SDS), natrijev dodecil-sulfonat, neionski OP-10, Triton-100 guma, makromat (100) AG), ciklodekstrin, DNK. Različite površinski aktivne tvari i različite koncentracije surfaktanata imaju različite učinke na disperziju ugljikovih nanocjevčica, a mnogi su istraživači proveli srodna ispitivanja.