Nanomaterials y Tecnología de la Dispersión

por Profesor Shlomo Magdassi

Profesor Shlomo Magdassi, Instituto de la Química, Instituto de Casali de la Química Aplicada, El Centro para Nanoscience y Nanotecnología, La Universidad Hebrea de Jerusalén, Jerusalén, Israel
Autor Correspondiente: Magdassi@cc.huji.ac.il

La Utilización de nanomaterials requiere muy a menudo su dispersión en diversos líquidos, para activar embutirlos homogéneo en un dispositivo o en un producto líquido final. Por ejemplo, la aplicación de nanoparticles o de nanotubes metálicos del carbón en electrónica impresa se basa generalmente en poner una dispersión de los nanomaterials en los diversos substratos, mientras que el material se mantiene su formulario no-agregado.

Puesto Que la mayoría de las dispersiones de nanomaterials no son termodinámico establo y no representan un estado metaestable con respecto al material a granel, la aglomeración y la coagulación de estos materiales tienden a ocurrir espontáneamente. La fuerza impulsora de la agregación es la acción recíproca entre las partículas o los nanotubes. Por ejemplo, mientras que dispersa el carbón nanotubes (CNT) en agua, la atracción de Waals del der de la furgoneta es tan fuerte que previene la dispersión de CNTs individual y, por lo tanto, sólo los manojos están presentes en el líquido. Tal y como se muestra en de la figura 1a, estos manojos sedimentan eventual, obviamente haciendo la dispersión inútil en diversas aplicaciones, tales como ésos basados en capas.

generalmente la obtención de dispersiones del polvo de nanomaterials requiere el uso de las herramientas de la química de los coloides, y se puede dividir en tres escenarios:

  1. adherencia de soldadura del polvo con el líquido,
  2. rompiendo las aglomeraciones de los nanomaterials aplicando altas fuerzas de resistencia, y
  3. estabilizándose por los agentes de dispersión apropiados.

Si la síntesis de los nanomaterials da lugar a una dispersión líquida del material, sin pasar a través del escenario de sequía, sólo el estado avanzado es de importancia.

La Adherencia De Soldadura de polvos se puede lograr por una selección apropiada del líquido de la dispersión, o por la adición de un humidificante. Las Altas fuerzas de resistencia se pueden obtener por la instrumentación apropiada, tal como sonicators, homogeneizadores de alta presión, y molinos del borde. La Estabilización de nanomaterials en dispersiones es lograda agregando los agentes de dispersión, que aumentan la barrera de energía para la agregación, así proporcionando a su estabilidad cinética1.

Puesto Que la estabilidad de nanomaterials es regulada por el equilibrio de diversas acciones recíprocas, tales como atracción de van der Waals y repulsión eléctrica y estérica, la aproximación óptima para obtener dispersiones estables está usando los estabilizadores que tienen grupos con afinidad a la superficie de las partículas, y los grupos que proporciona a la estabilización electro-estérica. El uso del agente apropiado de la dispersión puede llevar a la formación de dispersiones estables, tales como el de CNT presentado en el Higo 1b.

Cuadro 1. dispersión Inestable de (a) y del establo (b) de la pared multi CNTs

La Evaluación de la calidad de la dispersión también presenta retos, especialmente para los nanomaterials que no son nanoparticles esféricos simples. Señalamos recientemente2 sobre un proceso rápido y simple para producir las dispersiones MWCNTs usando un proceso de alta presión de la homogeneización (HPH)4, y sobre un método simple de la evaluación para las dispersiones de CNT por análisis de sedimentación centrífugo.

Muchos nanomaterials son producidos por los procesos de la “química mojada”. En este caso el agente que se estabiliza puede estar presente durante la síntesis de los nanoparticles, o aún sea uno de los reactivo, como en la formación de nanoparticles del oro, mientras que el ácido cítrico del reductor, también proporciona a la estabilización electroestática. Sin Embargo, como encontramos en muchos proyectos de investigación, tal estabilización no es suficiente para las dispersiones que se estabilizan que contienen nanoparticles metálicos en la alta concentración, y para lograr esto, se requiere un estabilizador estérico o electrosteric3. Tal estabilizador es la sal ácida polyacrilic del sodio, que utilizamos en la obtención de dispersiones de la plata, del cobre y los nanoparticles del memoria-shell de Cu@Ag3-7.

Tener dispersiones estables de estos nanoparticles metálicos, activadas nos para utilizarlos en la impresión de la inyección de tinta de modelos conductores compuso (Higo 2a), en las etiquetas del RFID (Fig2b) y en varios dispositivos electroluminiscentes.

Cuadro 2. Una capa impresa integrada por nanoparticles y la inyección de tinta de plata de cerca pila de discos imprimió la antena del RFID.

Otro campo en el cual la dispersión de nanomaterials es de alta importancia es sistemas de envío de la droga. El uso Apropiado de los agentes de la dispersión en las dispersiones de nanoparticles orgánicos puede llevar a la disolución mejorada y, así, a la biodisponibilidad mejorada. Puede incluso prevenir la cristalización de nanomaterials, como hemos demostrado recientemente para varios materiales activos8,9.

En conclusión, que entiende la estabilización los mecanismos de sistemas coloidales es de importancia extrema en utilizar los nanomaterials en ciencia material, así como en muchas aplicaciones.


Referencias

1. Kamyshny, A.; Magdassi, S. En Estructura y las Propiedades Funcionales de los Sistemas Coloidales (Resaca. Sci. Ser., V. 147); Starov, V., Ed.; Prensa del CRC: Boca Raton-Londres-Nueva York, 2010 (en prensa).
2. Azoubel, S.; Magdassi, S. Carbon 48, en la prensa (2010).
3. Kamyshny, A.; Ben-Moshe, M.; Aviezer, S.; Magdassi, S. Macromol. Rápido. Communn, 26, 281. (2005).
4. Grouchko, M.; Kamyshny, A.; Magdassi, S.J. Mater. Quím., 19, 3057 (2009).
5. Magdassi, S.; Grouchko, M.; Berezin, O.; y 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.; Comandante, D.T.; Gradzielski, M.; Raviv, U.; Magdassi, S.; J. Interfaz Coloide Sci., 342,283-292 (2010).

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Shlomo Magdassi (La Universidad Hebrea de Jerusalén)

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

Last Update: 14. June 2013 04:44

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