1. How prevent nanotubes to agglomeration
Dispersing Nanotubes
How prevent nanotubes to agglomeration
Nanotechnology Course
Supervisor: Dr N.Taghavinia
M.Kh.Aminian
January 2004
Physics department
Sharif university of technology

2. دلایل افزایش نانولوله ها به پلیمرها و کامپوزیت ها
بهبود خواص مکانیکی
بهبود خواص الکتریکی-رسانایی ( امپدانس )
بهبود خواص اپتوالکترونیک
حفاظت تداخل مغناطیسی

3. روشهای پخش کردن نانولوله ها در مواد
تکان دادن با سرعت (Stirring)
تبخیر محلول بوسیله امواج صوتی پرانرژی(Sonication)
اضافه کردن سورفکتانت(Sufactant) به محلول کلوئیدی
فعالسازی کووالانسی نانولوله ها در ماتریس کامپوزیت

4. تکان دادن(Stirring) (بهبود خواص الکتریکی و امپدانس کامپوزیت )
(بهبود خواص الکتریکی و امپدانس کامپوزیت )
- پخش مقدار مشخصی از CNT در اتانول (% 0.15 – )
( آمیدها مانند دی متیل فورمامید و دی متیل پیرولیدون نیز حلال خوبی برای NT هستند)
- قرار گرفتن در حمام فراصوت به مدت 1h
- مخلوط کردن با رزین و تکان دادن با سرعت 2000 rpm به مدت 1h (80 0c)
- تبخیر مخلوط اتانول

5. پخشی نانولوله های داخل کامپوزیت به روش Stirring در حد میلیمتر
ادامه...
پخشی نانولوله های داخل کامپوزیت به روش Stirring در حد میلیمتر

6. تبخیر محلول با امواج صوتی پرانرژی (پخشی میکرونی)
- استفاده از extruder برای خرد کردن نانولوله های CVD-grown
- مخلوط کردن پلی استیرن با تترا هیدروفوران و مقدار مشخص نانولوله
- قرار دادن تحت امواج صوتی برای تبخیر حلال با زمان مشخص با توجه به طول NT ( زمان زیاد باعث ایجاد نقص در NT می شود.)
- مخلوط داخل extruder با دمای 150 0c ذوب شده با 100rpm هم می خورد
- مخلوط داخل قالب ریخته می شود

7. ادامه...

8. استفاده از سورفکتانت (Surfactant) برای پخشی CNT
( بهبود خواص اپتیکی)
- سورفکتانت با غلبه بر نیروی واندروالس بین نانولوله ها روی سطح آنها را اشغال می کند.
- به کمک سورفکتانت نانولوله های کربنی در آب نیز حل پذیر می شوند.
- زنجیره پلی الکترولیت_ Surfactant_MWNT با تشکیل ساختار لایه ای در حلال های آلی حل می شود.

10. فعالسازی کووالانسی نانولوله ها
- تیتراسیون اسیدی و استفاده از سایتهای نقص برای اتصال به پلیمرها
اتصال یک پلیمر بهCNT از نقاط نقص
شروع پلیمریزاسیون از نقطه نقص CNT
- اکسیداسیون سطح CNT با اسیدها برای انحلال در آب و اتانول
- پیوند باند آمید با گروه کربوکسی
- پیوند با پلیمرهای خطی با اتصال آمید و PVA-VA با اتصال استر
- واکنش SWNT با دی کلروکربن باعث فعالسازی آن و تغییر شکاف انرژیCNT می شود

11. ادامه...

12. ادامه...
- فلورینه کردن, آلکیله کردن و رفع فلورینه با anhydrous hydrazine
- استفاده از پیوند جانبی روی سطح CNT( رسیدن به رسانایی زیاد)
گروه حلقوی Pyreny با پیوند روی سطح CNT جذب می شود و گروه Ester بالا میماند.
گروه آمین می تواند با Ester جایگزین شود.

13. ادامه... - چرخش پلیمرهای مزدوج دور SWNT
مخلوط SWNT با پلیمر پلی فنیلن وینیل و زنجیره های اکتیلوکسی قرار گرفته تحت Sonication سوسپانسیونی از NT تشکیل می دهد.
Figure 5. Molecular model shows how conjugated polymer would helically wrap itself around a carbon nanotube.
From C&EN/MAY 7,2001, page 15

14. خلاصه
برای بهبود خواص مکانیکی، رسانایی، اپتیکی و حفاظت تداخل مغناطیسی، نانولوله ها را به مواد کامپوزیت اضافه می کنند.
برای جلوگیری از بهم چسبیدن نانولوله ها از روش های تکان دادن، استفاده از امواج صوتی پرانرژی، بکاربردن سورفکتانت و فعالسازی سطح نانولوله ها استفاده می شود که میزان نانولوله پخش شده از طریق این روش ها حدود یک یا دو درصد است.
محققین با انحلال نانولوله ها در اسیدسولفوریک قوی به پخشی تا مقدار ده درصد وزنی دست یافته اند.

15. مراجع:
Erik T Thostenson J. Phys. D: Appl. Phys. 35 (2002) L77–L80 Aligned multi-walled carbon nanotube-reinforced composites
Sandler J, Shaffer M S P 1999 Development of a dispersion process for carbon nanotubes in an epoxy matrix and the resulting electrical properties Polymer
Qian D, Dickey E C 2000 Load transfer and deformation mechanisms in carbon nanotube-polystyrene composites Appl. Phys. Lett
Shaffer M S P and Windle A H 1999 Fabrication and characterization of carbon nanotube/poly (vinyl alcohol) composites Adv. Mater
Jian Zhao 2001 Literature Review on Dispersion of Carbon Nanotubes and Their Polymer Composites, University of Cincinnati
Matthew S. Bratcher, POLYMER MODIFICATION OF CARBON NANOTUBES, U. S. Army Research Laboratory

16. با تشکر