Сжатие фритты - Frit compression

Сжатие фритты это техника, используемая для изготовления бумага для печати и бакидиски из подвески углеродные нанотрубки в растворителе. Это быстрый и эффективный метод фильтрации углеродных нанотрубок путем заливки поверхностно-активным веществом или кислотного окисления.

Фон

Традиционные методы производства клейкой бумаги предполагают использование поверхностно-активных веществ для диспергирования углеродные нанотрубки в водные растворы.[1][2] Было обнаружено, что фильтрация этой суспензии позволяла нанотрубкам упаковываться вместе в бумажный мат, таким образом создавая термин «buckypaper» («bucky» - это ссылка на бакминстерфуллерен молекула). Проблема заключалась в сложности последующего удаления ПАВ,[3] где сурфактант был связан с лизисом клеток и воспалением тканей.[4]

Кислотное окисление[5] углеродных нанотрубок также можно использовать при фильтрации для образования клейкой бумаги, но для эффективного диспергирования в водном растворе требуется высокая степень кислотных групп на поверхности.[6]

Синтез

Система сжатия фритты для отливки бакайбумаги

Альтернативный метод литья был разработан в 2008 году для производства глянцевой бумаги, не требующей использования поверхностно-активных веществ или кислотного окисления углеродных нанотрубок для получения глянцевой бумаги высокой чистоты для биомедицинских приложений.[7]

Система сжатия фритты была адаптирована из Твердофазная экстракция (SPE) колонка, в которой суспензия углеродных нанотрубок сжимается между двумя полипропиленовыми фриттами (диаметр пор 70 микрометров) внутри шприцевой колонки. Пористая структура фритты позволяет быстро выходить растворителю, оставляя углеродные нанотрубки для сжатия. Присутствие растворителя регулирует взаимодействие между трубками, обеспечивая образование соединений трубка-трубка; его поверхностное натяжение напрямую влияет на перекрытие соседних нанотрубок, таким образом, получая контроль над пористостью и распределением диаметра пор клейкой бумаги. Распределение углеродных нанотрубок в растворителе не обязательно должно быть стабильной суспензией, скорее, обычная дисперсия позволяет гораздо легче удерживать нанотрубки между фриттами, а не проходить через них.

После сжатия системы сэндвич из фритты и углеродных нанотрубок удаляют из корпуса шприца и дают ему высохнуть. Затем можно удалить фритты, чтобы не повредить клейкую бумагу. Эта методология быстро ускоряет процесс литья, позволяет избежать использования поверхностно-активных веществ и кислотного окисления, а растворитель можно полностью восстановить.

Разнообразие

  • Бумага клейкая из фритты компрессионная многостенная. углеродные нанотрубки

  • Литой бакидиск с выпуклой нижней поверхностью

  • Buckycolumn сразу после литья

  • Бакиколонна с геометрией гиперболоида при сушке

  • Бакипризма с литой фриттой

Геометрия поперечного сечения корпуса шприца будет определять окончательную структуру клейкой бумаги, а количество углеродных нанотрубок, добавленных в колонку, будет влиять на высоту мата из углеродных нанотрубок. Хотя в настоящее время нет официальной классификации бумаги, дисков и столбцов, было сочтено необходимым провести различие между различными структурами, полученными для исследовательских целей.

Buckypaper

Обычно используются цилиндрические колонки с несколькими миллиграммами углеродных нанотрубок в растворителе. В результате получается клейкая бумага с круглым поперечным сечением и толщиной пленки в несколько сотен микрометров. Buckypaper - это обычно класс матов из углеродных нанотрубок с глубиной от 1 до 500 микрометров.

Buckydiscs

Buckypaper с высотой более 500 микрометров (0,5 мм) называется Buckydisc, поскольку она толще, чем Buckypaper, и не похожа на бумагу. Более того, при заливке в воду края пленки могут приподняться из-за эффектов поверхностного натяжения оставшегося в системе растворителя, который может сблизить углеродные нанотрубки.[8]

Buckycolumns

Бакидиски с высотой более 1 мм могут называться баккиколоннами. Эти монолиты углеродных нанотрубок часто имеют гиперболоидную геометрию и обладают высокой сжимаемостью. [9]

Buckyprism

Можно использовать квадратный корпус для создания квадратных поперечных сечений, известных как бакипризмы.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Rinzler, A.G .; Liu, J .; Dai, H .; Николаев, П .; Huffman, C.B .; Rodríguez-Macías, F.J .; Boul, P.J .; Lu, A.H .; Heymann, D .; Colbert, D.T .; Lee, R.S .; Fischer, J.E .; Rao, A.M .; Eklund, P.C .; Смолли, Р. (1998). «Крупномасштабная очистка одностенных углеродных нанотрубок: процесс, продукт и характеристика». Прикладная физика A: Материаловедение и обработка материалов. 67 (1): 29–37. Bibcode:1998АпФА..67 ... 29Р. CiteSeerX  10.1.1.30.8340. Дои:10.1007 / s003390050734.
  2. ^ Вс, Дж; Гао, Лянь (2003). «Разработка процесса диспергирования углеродных нанотрубок в керамической матрице методом гетерокоагуляции». Углерод. 41 (5): 1063–1068. Дои:10.1016 / S0008-6223 (02) 00441-4.
  3. ^ Осман, Кевин Д.; Пинер, Ричард; Лурье, Олег; Руофф, Родни С .; Коробов, Михаил (2000). "Дисперсии органических растворителей однослойных углеродных нанотрубок: к решениям чистых нанотрубок". Журнал физической химии B. 104 (38): 8911–8915. Дои:10.1021 / jp002555m.
  4. ^ Cornett, Jb; Шокман, Б-г (1978). «Клеточный лизис Streptococcus faecalis, индуцированный тритоном X-100». Журнал бактериологии. 135 (1): 153–60. ЧВК  224794. PMID  97265.
  5. ^ Эсуми, К; Ishigami, M .; Накадзима, А .; Sawada, K .; Хонда, Х. (1996). «Химическая обработка углеродных нанотрубок». Углерод. 34 (2): 279–281. Дои:10.1016/0008-6223(96)83349-5.
  6. ^ Ленг Т., Хуйе П., Бильбао К.В., Блюменкранц М.С., Лофтус Д.И., Фишман ГА (2003). «Бакки-бумага с углеродными нанотрубками в качестве искусственной поддерживающей мембраны и мембранный пластырь Бруха при субретинальной трансплантации RPE и IPE». Invest Ophth Vis Sci. 44 (5): 481. Архивировано с оригинал на 2011-07-24. Получено 2009-04-21.
  7. ^ Whitby, RLD; Фукуда, Т; Maekawa, T; Джеймс, SL; Михаловский, С.В. (2008). «Геометрический контроль и настраиваемое распределение пор по размеру бумажных и прозрачных дисков». Углерод. 46 (6): 949–956. Дои:10.1016 / j.carbon.2008.02.028.
  8. ^ Futaba, Dn; Хата, К; Yamada, T; Хираока, Т; Хаямизу, Й; Какудате, Y; Танаике, О; Hatori, H; Юмура, М; Иидзима, S (2006). «Однослойные углеродные нанотрубки с изменяемой формой и высокой плотностью упаковки и их применение в качестве электродов суперконденсатора». Материалы Природы. 5 (12): 987–94. Bibcode:2006НатМа ... 5..987F. Дои:10.1038 / nmat1782. PMID  17128258.
  9. ^ Whitby, RLD; Михаловский С.В.; Гунько В.М. (2010). «Механические характеристики сильно сжимаемых многостенных колонок из углеродных нанотрубок с геометрией гиперболоида». Углерод. 48 (1): 145–152. Дои:10.1016 / j.carbon.2009.08.042.