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Nanomaterials e Tecnologia da Dispersão

pelo Professor Shlomo Magdassi

Professor Shlomo Magdassi, Instituto da Química, Instituto de Casali de Química Aplicada, O Centro para Nanoscience e Nanotecnologia, A Universidade Hebréia do Jerusalém, Jerusalém, Israel
Autor Correspondente: Magdassi@cc.huji.ac.il

A Utilização dos nanomaterials exige muito frequentemente sua dispersão em vários líquidos, a fim permitir o encaixotamento deles homogènea em um dispositivo ou em um produto líquido final. Por exemplo, a aplicação de nanoparticles ou de nanotubes metálicos do carbono na eletrônica impressa está baseada geralmente em colocar uma dispersão dos nanomaterials em várias carcaças, quando o material for mantido em seu formulário não-agregado.

Desde Que a maioria de dispersões dos nanomaterials não são thermodynamically estábulo e não representam um estado metastable em relação ao material de maioria, a aglomeração e a coagulação destes materiais tendem a ocorrer espontâneamente. A força motriz da agregação é a interacção entre as partículas ou os nanotubes. Por exemplo, ao dispersar o carbono nanotubes (CNT) na água, a atracção de Waals do der da camionete é tão forte que impede a dispersão de CNTs individual e, conseqüentemente, simplesmente os pacotes estam presente no líquido. Segundo as indicações da figura 1a, estes pacotes sedimentam eventualmente, obviamente tornando a dispersão inútil em várias aplicações, tais como aquelas baseadas em revestimentos.

geralmente, obter dispersões do pó dos nanomaterials exige o uso de ferramentas da química dos colóides, e pode ser dividida em três fases:

  1. molhadela do pó com líquido,
  2. quebrando os aglomerados dos nanomaterials aplicando forças de tesoura altas, e
  3. estabilizando por agentes de dispersão apropriados.

Se a síntese dos nanomaterials conduz a uma dispersão líquida do material, sem atravessar a fase de secagem, simplesmente o estado avançado é da importância.

A Molhadela dos pós pode ser conseguida por uma selecção apropriada do líquido da dispersão, ou pela adição de um agente de molhadela. As forças de tesoura Altas podem ser obtidas pela instrumentação apropriada, tal como sonicators, os homogenizador de alta pressão, e os moinhos do grânulo. A Estabilização dos nanomaterials nas dispersões é conseguida adicionando os agentes de dispersão, que aumentam a barreira de energia para a agregação, assim fornecendo sua estabilidade cinética1.

Desde Que a estabilidade dos nanomaterials é governada pelo balanço de várias interacções, tais como a atracção de camionete der Waals e a repulsa elétrica e steric, a aproximação óptima para obter dispersões estáveis é usando os estabilizadores que têm grupos com afinidade à superfície das partículas, e os grupos que fornece a estabilização electro-steric. O uso do agente apropriado da dispersão pode conduzir à formação de dispersões estáveis, tais como aquela de CNT apresentado no Figo 1b.

Figura 1. dispersão Instável de (a) e de estábulo (b) da multi parede CNTs

A Avaliação da qualidade da dispersão igualmente apresenta desafios, especialmente para os nanomaterials que não são nanoparticles esféricos simples. Nós relatamos recentemente2 em um processo rápido e simples para produzir dispersões MWCNTs usando um processo de alta pressão da homogeneização (HPH)4, e em um método simples da avaliação para dispersões de CNT pela análise de sedimentação centrífuga.

Muitos nanomaterials são produzidos “pelos processos da química molhada”. Neste caso o agente de estabilização pode esta presente durante a síntese dos nanoparticles, ou mesmo seja um dos reagentes, como na formação de nanoparticles do ouro, quando o ácido cítrico de agente de diminuição, igualmente fornecer a estabilização electrostática. Contudo, como nós encontramos em muitos projectos de investigação, tal estabilização não é suficiente para as dispersões de estabilização que contêm nanoparticles metálicos na concentração alta, e a fim conseguir isto, um estabilizador steric ou electrosteric é exigido3. Tal estabilizador é o sal ácido polyacrilic do sódio, que nós usamos em obter dispersões da prata, do cobre e dos nanoparticles de Cu@Ag núcleo-SHELL3-7.

Ter as dispersões estáveis destes nanoparticles metálicos, permitidas nos para usá-los na impressão do Inkjet de testes padrões condutores comps (Figo 2a), nas etiquetas do RFID (Fig2b) e em diversos dispositivos eletroluminescentes.

Figura 2. Uma camada impressa compor de nanoparticles e do Inkjet de prata pròxima embalados imprimiu a antena do RFID.

Um Outro campo em que a dispersão dos nanomaterials é da importância alta é sistemas de entrega da droga. O uso Apropriado de agentes da dispersão nas dispersões de nanoparticles orgânicos pode conduzir à dissolução melhorada e, assim, à disponibilidade biológica melhorada. Pode mesmo impedir a cristalização dos nanomaterials, como nós temos demonstrado recentemente para diversos materiais activos8,9.

Em conclusão, que compreende a estabilização mecanismos de sistemas coloidais é da importância máxima em utilizar nanomaterials na ciência material, assim como em muitas aplicações.


Referências

1. Kamyshny, A.; Magdassi, S. Na Estrutura e em Propriedades Funcionais de Sistemas Coloidais (Ressaca. Sci. Número, V. 147); Starov, V., Ed.; Imprensa do CENTRO DE DETECÇÃO E DE CONTROLO: Boca York Raton-Londres-Novo, 2010 (na imprensa).
2. Azoubel, S.; Magdassi, S. Carbono 48, na imprensa (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. Chem. , 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. 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. Relação Colóide Sci., 342,283-292 (2010).

Copyright AZoNano.com, Professor Shlomo Magdassi (A Universidade Hebréia do Jerusalém)

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

Last Update: 14. June 2013 04:37

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