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, glodanje 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 ugljične nanocjevčice i smanjiti omjer slike, što ima određeni utjecaj na fizička i mehanička svojstva. Kuglično glodanje je izvediva metoda disperzije kada se ne postavljaju posebni zahtevi za mehaničkim svojstvima ugljenih nanocevki. Na primjer, neki istraživači koristili su mljevenje kuglice kako bi raspršili ugljikove nanocjevčice i zatim ih legirali aluminijskim legurama. Tvrdoća i modul kompozita gotovo su dva puta veći nego kod klasičnih legura aluminija.

U usporedbi s mehaničkim miješanjem i mljevenjem kuglica, ultrazvučna disperzija je efikasnija metoda raspršivanja ugljikovih nanocjevčica in situ u otopini. Ultrazvučni talasi 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 to dvoje. Van der Waals sila, kombinacija ova dva promiče dobru disperziju ugljeničnih nanocevki u rastvoru. Disperzibilnost ugljikovih nanocjevčica može se poboljšati podešavanjem vremena i snage ultrazvučne oscilacije.

2. Površinska hemijska modifikacija ugljikovih nanocevki

Općenito, površinska kemijska modifikacija ugljikovih nanocjevčica uglavnom je hemijska izmjena oštećenja ili oštećenja na zidu 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 grupu kao što je hidroksilna grupa ili karboksilna grupa. Ugljikove nanocjevčice i otapalo su kompatibilni 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 aglomeracija, a dvije zajedno promoviraju ugljikove nanocjevčice u otopini.

3. Surfaktantno tretiranje ugljikovih nanocjevčica

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

Molekul 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 efektom i slično. Količina površinski aktivne tvari obično ima optimalnu vrijednost, to jest, kad 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 aktivne tvari koje se trenutno koriste za raspršivanje ugljikovih nanocjevčica uključuju: kationski cetiltrimetilamonijev bromid (CTAB), anionski natrijev dodecilbenzen sulfonat (SD-BS), dodekan natrijum sulfat (SDS), natrijum dodecil sulfonat, neionski OP-10, Triton-100 guma, makrorom (100%) AG), ciklodekstrin, DNK. Različite površinski aktivne tvari i različite koncentracije surfaktanata imaju različite učinke na disperziju ugljikovih nanocjevčica, pa su mnogi istraživači proveli povezana ispitivanja.