Nanomaterials e Tecnologia della Dispersione

dal Professor Shlomo Magdassi

Il Professor Shlomo Magdassi, Istituto di Chimica, Istituto di Casali di Chimica Applicata, Il Centro per Nanoscience e Nanotecnologia, L'Università Ebraica di Gerusalemme, Gerusalemme, Israele
Autore Corrispondente: Magdassi@cc.huji.ac.il

L'Utilizzazione dei nanomaterials richiede molto spesso la loro dispersione in vari liquidi, per permettere ad incassarli omogeneamente in un'unità o in un prodotto liquido definitivo. Per esempio, l'applicazione delle nanoparticelle o dei nanotubes metallici del carbonio nell'elettronica stampata è basata solitamente sul collocamento della dispersione dei nanomaterials sui vari substrati, mentre il materiale è tenuto nel suo modulo non cumulato.

Poiché la maggior parte delle dispersioni dei nanomaterials non sono thermodinamicamente stalla e non rappresentano uno stato metastabile rispetto al materiale alla rinfusa, l'agglomerazione e la coagulazione di questi materiali tendono ad accadere spontaneamente. La forza motrice dell'aggregazione è l'interazione fra le particelle o i nanotubes. Per esempio, mentre disperde il carbonio i nanotubes (CNT) in acqua, l'attrazione di Waals del der del furgone è così forte che impedisce la dispersione di CNTs determinato e, pertanto, solo i gruppi sono presenti nel liquido. Secondo le indicazioni della figura 1a, questi gruppi finalmente sedimentano, ovviamente rendendo la dispersione inutile in varie applicazioni, come quelle basate sui rivestimenti.

generalmente ottenere le dispersioni di polvere dei nanomaterials richiede l'uso degli strumenti di chimica dei colloidi e può essere diviso in tre fasi:

  1. bagnatura della polvere con liquido,
  2. rompendo gli agglomerati dei nanomaterials applicando le forze elevate del taglio e
  3. stabilizzandosi dagli agenti di dispersione adeguati.

Se la sintesi dei nanomaterials provoca una dispersione liquida del materiale, senza passare attraverso la fase di secchezza, solo lo stadio avanzato è di importanza.

La Bagnatura delle polveri può essere raggiunta tramite una selezione adeguata del liquido della dispersione, o tramite l'aggiunta di un emolliente. Le forze Elevate del taglio possono essere ottenute tramite strumentazione adeguata, quali i sonicators, gli omogeneizzatori ad alta pressione ed i mulini della perla. La Stabilizzazione dei nanomaterials nelle dispersioni è raggiunta aggiungendo gli agenti di dispersione, che aumentano la barriera di energia per l'aggregazione, così fornenti la loro stabilità cinetica1.

Poiché la stabilità dei nanomaterials è governata tramite il bilanciamento di varie interazioni, quali l'attrazione di van der Waals e la repulsione elettrica e sterica, l'approccio ottimale per ottenere le dispersioni stabili è usando gli stabilizzatori che hanno gruppi con affinità alla superficie delle particelle ed i gruppi che fornisce la stabilizzazione elettrotipia-sterica. L'uso del disperdente adeguato può piombo alla formazione di dispersioni stabili, come quella di CNT presentato in Fico 1b.

Figura 1. Instabile (a) e stalla (b) dispersione di multi parete CNTs

La Valutazione di qualità della dispersione egualmente presenta le sfide, particolarmente per i nanomaterials che non sono nanoparticelle sferiche semplici. Recentemente abbiamo riferito2 su una rapida e su un procedimento semplice per la produzione delle dispersioni MWCNTs usando un trattamento ad alta pressione di omogeneizzazione (HPH)4e su un metodo semplice di valutazione per le dispersioni di CNT dall'analisi di sedimentazione centrifuga.

Molti nanomaterials sono prodotti tramite “i trattamenti di chimica bagnata„. In questo caso l'agente di stabilizzazione può essere presente durante la sintesi di nanoparticelle, o persino è uno dei reattivi, come nella formazione di nanoparticelle dell'oro, mentre l'acido citrico dell'agente riduttore, egualmente fornisce la stabilizzazione elettrostatica. Tuttavia, abbiamo trovato in molti progetti di ricerca, tale stabilizzazione non è sufficiente per le dispersioni di stabilizzazione che contengono le nanoparticelle metalliche all'alta concentrazione e per raggiungere questo, uno stabilizzatore sterico o electrosteric è richiesto3. Un Tal stabilizzatore è sale acido polyacrilic del sodio, che abbiamo utilizzato nell'ottenere le dispersioni di argento, di rame e nanoparticelle dello memoria-shell di Cu@Ag3-7.

Avere dispersioni stabili di queste nanoparticelle metalliche, permesse a noi per utilizzarle nella stampa del getto di inchiostro dei reticoli conduttivi ha composto (Fico 2a), nei tag di RFID (Fig2b) ed in parecchie unità elettroluminescenti.

Figura 2. Un livello stampato composto di nanoparticelle e di getto di inchiostro d'argento molto attentamente imballati ha stampato l'antenna di RFID.

Un Altro campo in cui la dispersione dei nanomaterials è di alta importanza è delivery system della droga. L'uso Adeguato dei disperdenti nelle dispersioni delle nanoparticelle organiche può piombo alla dissoluzione migliore e, così, alla biodisponibilità migliore. Può anche impedire la cristallizzazione dei nanomaterials, come recentemente abbiamo dimostrato per parecchi materiali attivi8,9.

In conclusione, che capisce la stabilizzazione i meccanismi dei sistemi colloidali è di massima importanza nell'utilizzazione dei nanomaterials nella scienza dei materiali come pure in molte applicazioni.


Riferimenti

1. Kamyshny, A.; Magdassi, S. Nella Struttura e nei Beni Funzionali dei Sistemi Colloidali (Spuma. Sci. Ser., V. 147); Starov, V., Ed.; Stampa di CRC: Boca Raton-Londra-Nuovo York, 2010 (in stampa).
2. Azoubel, S.; Magdassi, S. Carbon 48, in stampa (2010).
3. Kamyshny, A.; Ben-Moshe, M.; Aviezer, S.; Magdassi, S. Macromol. Rapida. Communn, 26, 281. (2005).
4. Grouchko, M.; Kamyshny, A.; Magdassi, S.J. Mater. Chim., 19, 3057 (2009).
5. Magdassi, S.; Grouchko, M.; Berezin, O.; e 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. Ricerca. 11, 713-716 (2009).
8. Margulis-Goshen, K.; Magdassi, S.; Nanomedicine, 5,274-281 (2009).
9. Margulis-Goshen, K.; Donio (Netivi) H.; Maggiore, D.T.; Gradzielski, M.; Raviv, U.; Magdassi, S.; J. Interfaccia Coloida Sci., 342,283-292 (2010).

Copyright AZoNano.com, il Professor Shlomo Magdassi (L'Università Ebraica di Gerusalemme)

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

Last Update: 14. June 2013 04:16

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