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Nanomaterials und Streuungs-Technologie

durch Professor Shlomo Magdassi

Professor Shlomo Magdassi, Institut von Chemie, Casali-Institut der Angewandten Chemie, die Mitte für Nanoscience und Nanotechnologie, die Hebräische Universität von Jerusalem, Jerusalem, Israel
Entsprechender Autor: Magdassi@cc.huji.ac.il

Nutzung von Nanomaterials benötigt sehr häufig ihre Streuung in den verschiedenen Flüssigkeiten, um sie in einer Einheit oder in einem abschließenden flüssigen Produkt homogen einbetten zu aktivieren. Zum Beispiel basiert Anwendung von metallischen nanoparticles oder von Kohlenstoff nanotubes in Druckelektronik normalerweise auf dem Legen einer Streuung der Nanomaterials auf verschiedene Substratflächen, während das Material in seiner nicht-angesammelten Form gehalten wird.

Da die meisten Streuungen von Nanomaterials nicht thermodynamisch Stall sind und einen metastabilen Zustand verglichen mit dem Massenmaterial darstellen, neigen Agglomeration und Koagulation dieser Materialien, spontan aufzutreten. Die treibende Kraft der Anhäufung ist die Interaktion zwischen den Partikeln oder den nanotubes. Zum Beispiel bei der Zerstreuung der Kohlenstoff von nanotubes (CNT) im Wasser, die Packwagen der Waals-Anziehungskraft so stark ist, dass er die Streuung von einzelnem CNTs und deshalb verhindert nur Bündel in der Flüssigkeit anwesend sind. Wie in Abbildung 1a gezeigt, sedimentieren machen diese Bündel schließlich und offensichtlich die Streuung unbrauchbar in verschiedenen Anwendungen, wie denen, die auf Beschichtungen basieren.

im Allgemeinen benötigt der Erhalt von Streuungen des Pulvers von Nanomaterials den Gebrauch der Kolloidchemiehilfsmittel und kann in drei Stufen unterteilt werden:

  1. Nassmachen des Pulvers mit Flüssigkeit,
  2. die Anhäufungen der Nanomaterials durch das Aufwenden von hohen Scherkräften brechend und
  3. stabilisierend durch richtige Zerstreuungsagenzien.

Wenn die Synthese der Nanomaterials eine flüssige Streuung des Materials ergibt, ohne die trocknende Stufe durchzulaufen, nur der späte Zeitpunkt von Bedeutung ist.

Nassmachen von Pulvern kann durch eine richtige Auswahl der Streuungsflüssigkeit oder durch den Zusatz eines Nassmachenagens erzielt werden. Hohe Scherkräfte können durch richtige Instrumentierung, wie sonicators, Hochdruckhomogenisierer und Raupentausendstel erreicht werden. Stabilisierung von Nanomaterials in den Streuungen wird erzielt, indem man hinzufügt die Zerstreuungsagenzien, die die Energiesperre für Anhäufung erhöhen und so ihre kinetische Stabilität bereitstellen1.

Da die Stabilität von Nanomaterials durch den Ausgleich von verschiedenen Interaktionen, wie Anziehungskraft van Der Waals und elektrischer und sterischer Abstossung geregelt wird, ist der optimale Anflug, zum von stabilen Streuungen zu erreichen, indem er Leitwerke, die Gruppen mit Affinität zur Oberfläche der Partikel haben, und Gruppen verwendet, das Galvano-sterische Stabilisierung liefert. Der Gebrauch von richtigem Dispergiermittel kann zu die Entstehung von stabilen Streuungen, wie der von CNT führen, das in der Feige 1b dargestellt wird.

Abbildung 1. Instabile (a) und des Stalles (b) Streuung der multi Wand CNTs

Bewertung der Streuungsqualität stellt auch Herausforderungen, besonders für Nanomaterials dar, die nicht einfache kugelförmige nanoparticles sind. Wir berichteten vor kurzem2 über einen schnellen und einfachen Prozess für das Produzieren von Streuungen MWCNTs, indem wir einen Hochdruckhomogenisationsprozeß verwendeten (HPH)4, und über eine einfache Bewertungsmethode für CNT-Streuungen durch Fliehkraftschlämmanalyse.

Viele Nanomaterials werden durch die Prozesse „der nassen Chemie“ produziert. In diesem Fall kann der Stabilisator während der nanoparticles Synthese anwesend sein oder sogar ist eins der Reaktionsmittel, wie in der Entstehung von Gold-nanoparticles, während die Zitronensäure des Reduktionsmittels, auch elektrostatische Stabilisierung liefert. Jedoch wie wir in vielen Forschungsprojekten fanden, ist solche Stabilisierung nicht für die stabilisierenden Streuungen genügend, die metallische nanoparticles bei hoher Konzentration enthalten, und zwecks dieses zu erzielen, wird ein sterisches oder electrosteric Leitwerk gefordert3. Solch Ein Leitwerk ist polyacrilic saures Natriumsalz, das wir verwendeten, wenn wir Streuungen des Silbers, des Kupfers und des Cu@Ag-Kernshells nanoparticles erreichten3-7.

Haben von den stabilen Streuungen dieser metallischen nanoparticles, aktiviert uns, zum sie im Tintenstrahldrucken von Leiterbilds zu verwenden verfasste (sentence (Feige 2a), in RFID-Warnschildern (Fig2b) und in einigen Leuchteinheiten.

Abbildung 2. Eine Druckschicht, die aus nah gepackten silbernen nanoparticles und Tintenstrahl bestand, druckte RFID-Antenne.

Ein Anderer Bereich, in dem Streuung von Nanomaterials von hoher Bedeutung ist, ist Medikamentenverabreichungsanlagen. Richtiger Gebrauch von Dispergiermitteln in den Streuungen von organischen nanoparticles kann zu verbesserter Auflösung und so zu verbesserte Lebenskraft führen. Er kann Kristallisation von Nanomaterials sogar verhindern, wie wir vor kurzem für einige aktive Materialien demonstriert haben8,9.

Als schlußfolgerung ist die Stabilisierung Vorrichtungen von kolloidalen Anlagen verstehend von äußerster Bedeutung, wenn sie Nanomaterials in der Materialkunde sowie in vielen Anwendungen verwendet.


Bezüge

1. Kamyshny, A.; Magdassi, S. In der Zelle und in den FunktionsEigenschaften von Kolloidalen Anlagen (Brandung. Sci. Ser., V. 147); Starov, V., Ed.; Druckerei ZYKLISCHER BLOCKPRÜFUNG: Boca Raton-London-Neues York, 2010 (in der Druckerei).
2. Azoubel, S.; Magdassi, S. Carbon 48, in der Druckerei (2010).
3. Kamyshny, A.; Ben-Moshe, M.; Aviezer, S.; Magdassi, S. Macromol. Schnell. Communn, 26, 281. (2005).
4. Grouchko, M.; Kamyshny, A.; Magdassi, S.J. Mater. Chem., 19, 3057 (2009).
5. Magdassi, S.; Grouchko, M.; Berezin, O.; und Kamyshny, A.; ACS Nano, 4, 1943-1948 (2010).
6. Layani, M. , Grouchko M., Millo O., Azulay D.; Balberg I.; Magdassi S., ACS NANO, 11,3537-3542 (2009).
7. Grouchko, M.; Kamyshny, A.; Ben-Ami, K.; Magdassi, S., J. Nanopart. Res. 11, 713-716 (2009).
8. Margulis-Goshen, K.; Magdassi, S.; Nanomedicine, 5,274-281 (2009).
9. Margulis-Goshen, K.; Donio (Netivi) H.; Major, D.T.; Gradzielski, M.; Raviv, U.; Magdassi, S.; J. Kollodiale Schnittstelle Sci., 342,283-292 (2010).

Copyright AZoNano.com, Professor Shlomo Magdassi (die Hebräische Universität von Jerusalem)

Date Added: Sep 19, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:12

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