There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

De Technologie van Nanomaterials en van de Verspreiding

door Professor Shlomo Magdassi

Professor Shlomo Magdassi, Instituut van Chemie, Instituut Casali van Toegepaste Chemie, het Centrum voor Nanoscience en Nanotechnologie, de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem, Jeruzalem, Israël
Overeenkomstige auteur: Magdassi@cc.huji.ac.il

Het Gebruik van nanomaterials zeer vereist vaak hun verspreiding in diverse vloeistoffen om homogenously het inbedden van hen in een apparaat of in een definitief vloeibaar product toe te laten. Bijvoorbeeld, is de toepassing van metaalnanoparticles of koolstof nanotubes in afgedrukte elektronika gewoonlijk gebaseerd bij het plaatsen van een verspreiding van nanomaterials op diverse substraten, terwijl het materiaal in zijn niet-bijeengevoegde vorm wordt gehouden.

Aangezien de meeste verspreiding van nanomaterials thermodynamisch geen stal is en een metastabiele staat in vergelijking tot het bulkmateriaal vertegenwoordigt, neigen de agglomeratie en de coagulatie van deze materialen spontaan voor te komen. De stuwende kracht van de samenvoeging is de interactie tussen de deeltjes of nanotubes. Bijvoorbeeld, terwijl de verspreidende koolstof nanotubes (CNT) in water, de bestelwagen der aantrekkelijkheid Waals zo sterk is dat het de verspreiding van individuele CNTs en bijgevolg verhindert slechts bundels zijn aanwezig in de vloeistof. Zoals aangetoond in cijfer 1a, bundelen deze uiteindelijk sediment, duidelijk makend de verspreiding in diverse toepassingen, zoals die nutteloos gebaseerd op deklagen.

in het algemeen, vereist het verkrijgen van verspreiding van poeder van nanomaterials het gebruik van de hulpmiddelen van de colloïdenchemie, en kan in drie stadia worden verdeeld:

  1. het nat maken van het poeder met vloeistof,
  2 die. de agglomeraten van nanomaterials breken door hoge scheerbeurtkrachten toe te passen, en
  3 die. door juiste verspreidende agenten stabiliseren.

Als de synthese van nanomaterials in een vloeibare verspreiding van het materiaal, zonder het gaan door het drogende stadium resulteert, slechts is het laatstgenoemde stadium van belang.

Het Nat Maken van poeder kan door een juiste selectie van de verspreidingsvloeistof, of door de toevoeging van een nat makende agent worden bereikt. De Hoge scheerbeurtkrachten kunnen door juiste instrumentatie, zoals sonicators, hoge drukhomogenisators, en parelmolens worden verkregen. De Stabilisatie van nanomaterials in verspreiding wordt bereikt door verspreidende agenten toe te voegen, die de energiebarrière voor samenvoeging verhogen, waarbij voor hun kinetische stabiliteit wordt gezorgd1.

Aangezien de stabiliteit van nanomaterials door het saldo van diverse interactie, zoals van der Waals aantrekkelijkheid en elektro en sterische weerzin wordt geregeerd, is de optimale benadering om stabiele verspreiding te verkrijgen door stabilisatoren die groepen met affiniteit aan de oppervlakte van de deeltjes hebben, en groepen te gebruiken dat elektro-sterische stabilisatie verstrekt. Het gebruik van juiste verspreidingsagent kan tot de vorming van stabiele die verspreiding, zoals dat van CNT leiden in Fig. 1B wordt voorgesteld.

Figuur 1. Onstabiel (a) en stabiele (b) verspreiding van multimuur CNTs

De Evaluatie van verspreidingskwaliteit geeft blijk ook van uitdagingen, vooral voor nanomaterials die geen eenvoudige sferische nanoparticles zijn. Wij rapporteerden onlangs2 over een snel en eenvoudig proces om verspreiding MWCNTs te veroorzaken door een procédé van de hoge drukhomogenisatie, (HPH)4en over een eenvoudige waardevaststellingsmethode voor verspreiding CNT door centrifugaalsedimentatieanalyse te gebruiken.

Vele nanomaterials worden geproduceerd door de „natte chemie“ processen. In dit geval kan de stabiliserende agent aanwezig tijdens de nanoparticlessynthese zijn, of zelfs één van de reactanten, zoals in vorming van goud zijn nanoparticles, terwijl het verminderende agenten citroenzuur, ook elektrostatische stabilisatie verstrekt. Nochtans, zoals wij in vele onderzoekprojecten vonden, volstaat dergelijke stabilisatie niet voor het stabiliseren van verspreiding die metaalnanoparticles bevatten bij hoge concentratie, en om dit te bereiken, wordt een sterische of electrosteric stabilisator vereist3. Zulk een stabilisator is polyacrilic zuur natriumzout, dat wij in het verkrijgen van verspreiding van zilver, koper en Cu@Ag kern-SHELL nanoparticles gebruikten3-7.

Hebbend stabiele verspreiding van deze metaalnanoparticles, liet ons toe om hen in Inkjet druk van geleidende samengestelde patronen (Fig. 2a), in de markeringen van RFID (Fig2b) en in verscheidene electroluminescent apparaten te gebruiken.

Figuur 2. Een afgedrukte die laag uit dicht ingepakt zilveren nanoparticles en Inkjet wordt samengesteld drukte de antenne van RFID af.

Een Ander gebied waarin de verspreiding van nanomaterials van hoog belang is is de systemen van de druglevering. Het Juiste gebruik van verspreidingsagenten in verspreiding van organische nanoparticles kan tot betere ontbinding en, dus, tot betere biologische beschikbaarheid leiden. Het kan kristallisatie van nanomaterials zelfs verhinderen, aangezien wij onlangs voor verscheidene actieve materialen hebben aangetoond8,9.

Samenvattend, is het begrip van stabilisatiemechanismen van colloïdale systemen van uiterst belang in het gebruiken van nanomaterials in materiële wetenschap, evenals in vele toepassingen.


Verwijzingen

1. Kamyshny, A.; Magdassi, S. In Structuur en Functionele Eigenschappen van Colloïdale Systemen (Branding. Sc.i. Ser., v. 147); Starov, V., ED.; CRC Pers: Boca raton-Londen-Nieuw York, 2010 (in pers).
2. Azoubel, S.; Magdassi, S. Carbon 48, in pers (2010).
3. Kamyshny, A.; Ben-Moshe, M.; Aviezer, S.; Magdassi, S. Macromol. Snel. Communn, 26, 281. (2005).
4. Grouchko, M.; Kamyshny, A.; Magdassi, S.J. Mater. Chem., 19, 3057 (2009).
5. Magdassi, S.; Grouchko, M.; Berezin, O.; en Kamyshny, A.; Nano ACS, 4, 1943-1948 (2010).
6. Layani, M. , Grouchko M., Millo O., Azulay D.; Balberg I.; Magdassi S., NANO ACS, 11.3537-3542 (2009).
7. Grouchko, M.; Kamyshny, A.; Ben-AMI, K.; Magdassi, S., J. Nanopart. Onderzoek. 11, 713-716 (2009).
8. Margulis-Goshen, K.; Magdassi, S.; Nanomedicine, 5.274-281 (2009).
9. Margulis-Goshen, K.; Donio (Netivi) H.; Majoor, D.T.; Gradzielski, M.; Raviv, U.; Magdassi, S.; J. Sc.i van de Interface van het Colloïde., 342.283-292 (2010).

Copyright AZoNano.com, Professor Shlomo Magdassi (de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem)

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

Last Update: 14. June 2013 04:02

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit