30 במאי 2017
הנה, שיטה חדשה עבור functionalization ופיזור יציב של ננו פחמן בסביבות מימיות מתואר. אוזון מוזרק ישירות לתוך פיזור מימית של ננו פחמן כי הוא recirculated ברציפות באמצעות תא קולי גבוהה מופעל.
המטרה הכוללת של תהליכי אוזונוליזה אולטרסאונד ותצהיר אלקטרופורטי זה היא להשיג פיזור יציב של ננו-חומרים פחמניים אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בהם להכנת חומרים מרוכבים היררכיים. שיטה זו יכולה לענות על שאלות מפתח בשדה הקומפוזיציות ההיררכיות. על ידי מתן שיטה נוחה לציפוי מבוקר של בדי מיקרופייבר בננו-חומרים פחמניים.
היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן לתפעל ננו-חומרים פחמניים כגון ננו-צינורות וננו-טסיות דם התואמים למערכות שרף פולימרי ללא שימוש בכימיקלים קשים. כדי להתחיל בהליך זה, העבירו את כל החומרים הדרושים לתא כפפות בתוך ארון אדים מצויד במסנן hepa. שקלו את הכמות הרצויה של ננו-חומרים לבקבוק והוסיפו מים כך שריכוז הננו-חלקיקים הסופי יהיה גרם אחד לליטר.
אוטמים את הבקבוק במכסה. אולטרסאונד למשך 30 דקות ב-43 קילו-הרץ ו-60 וואט כדי לפזר את ה-CNTs וה-GNPs. לאחר מכן, שפכו בזהירות את תרחיף הננו-חלקיקים לבקבוק כור המכיל מוט ערבוב מגנטי.
הרכיב את מערך הניסוי כמפורט בפרוטוקול הטקסט. לאחר מכן, הכנס את מבעבע האוזון וחבר אותו למחולל האוזון. לאחר מכן, הכניסו את בקבוק הכור לאמבטיה המקוררת.
מערבבים את התמיסה כדי למנוע מה-CNT להתיישב מהמתלה. הפעל את יחידת מחזור מי הקירור כדי לקרר את כור האוזון ואת התא האולטראסוני. לאחר מכן, הפעל את אספקת החמצן למחולל האוזון.
התאם את קצב הזרימה לנקודת אפס חמש ליטרים לדקה. הפעל את מחולל האוזון ואפשר לו לפעול במשך 30 עד 60 דקות. השימוש במבעבע בצד השני של יחידת השמדת האוזון מאפשר בדיקה מהירה שמחולל האוזון מחובר וזורם כהלכה.
לאחר מכן, הפעל את המשאבה הפריסטלטית והתאם אותה לנקודת האפס שש שבעה הרץ. הפעל את הצופר האולטראסוני והתאם את ההספק ל-60 וואט. התבונן בתהליך הסוניקציה למשך 30 דקות לפחות, כדי להבטיח שפעולת השאיבה והצופר האולטראסוני יציבה.
לאחר שחלף זמן עיבוד האוזונוליזה האולטרה-סאונד הרצוי, כבה את מחולל האוזון, הסוניקטור והמשאבה. מערבבים את פיזור ננו-חומר הפחמן למשך שעה אחת כדי לאפשר לאוזון ולתמיסה להתפרק. כדי להתחיל, סוניקציה של תרחיף הננו-חומר אם אלקטרופורזה לא מבוצעת תוך 24 שעות מעיבוד האוזונוליזה האולטרה-סוניקטיבית.
לאחר מכן, הכן שלוש אלקטרודות נירוסטה כמתואר בפרוטוקול הטקסט. בעזרת נייר זכוכית תחמוצת אלומיניום P1000 שוחקים את האלקטרודות. נקו את האלקטרודות השחוקות באמבט ניקוי קולי למשך 10 דקות במים טהורים במיוחד.
מכניסים את האלקטרודות לתנור נקי לייבוש למשך 10 דקות בחום של 100 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, העבירו את האלטרודות למייבש להתקררות. כאשר הם מקוררים, שקלו את האלקטרודות שישמשו לתצהיר אנוטי על איזון אנליטי של ארבע ספרות.
לאחר מכן הרכיבו את האלקטרודות כמתואר בפרוטוקול הטקסט. העבירו 35 מיליליטר של פיזור ננו-חומר פחמן לכוס של 50 מיליליטר. אבטח את מתקן האלקטרודה למעמד רטורט.
לאחר מכן, הורד לאט את האלקטרודות לתחתית הכוס. חבר את המסוף החיובי של ספק הכוח DC לאנודה המרכזית. לאחר מכן, חבר את המסוף השלילי לאחת הקתודות החיצוניות.
בעזרת מכסה עם קליפס תנין, חבר את שתי הקתודות החיצוניות. כאשר ספק הכוח כבוי, כוונן את הזרם להגדרה המקסימלית. התאם את המתח לערך הנדרש למחקר הרצוי.
לאחר מכן, הכן שעון עצר והפעל את ספק הכוח למשך הקידוד הנדרש. לאחר מכן, כבה את אספקת החשמל. הרם לאט את מתקן האלקטרודה מהפיזור, וודא שהסרט לא יפריע.
נתק את המסופים מהאלקטרודות. לאחר מכן, סובב לאט את גוף האלקטרודה לכיוון אופקי. הניחו לסרט על האנודה להתייבש באופן שווה.
לאחר מכן, יש לפרק את המתקן ולייבש את האנודה בתנור למשך שעה בחום של 100 מעלות צלזיוס. מניחים את האנודה המיובשת במייבש להתקררות. בעזרת סולם אנליטי, רשום את המשקל לארבעה מקומות עשרוניים.
צלם את האנודה המקודדת וחזור על תהליך הקידוד והשקילה עבור כל זמן תצהיר. לאחר מכן, בצע אפיון וניתוח כמתואר בפרוטוקול הטקסט. במחקר זה, נעשה שימוש בשיטה חדשה לתפקוד ופיזור יציב של ננו-חומרים פחמניים בסביבה מימית.
אפיון סריקה רחבה של ספקטרוסקופיה פוטו-אלקטרונית של קרני רנטגן מראה כי CNTs שלא עברו טיפול ב-USO כמעט ואינם מכילים חמצן. עם זאת, נראה שרמת החמצן על פני השטח עולה ככל שזמן הטיפול ב-USO גדל. ספקטרום ראמאן חושף נוכחות של פגמים ב-CNTs שהיו קיימים עוד לפני הטיפול ב-USO.
נראה כי פס ה-G עובר ממספר גל של 1,576 למספר גל של 1,582 כאשר הרכיב השני הופך בולט יותר במספר גל של 1,618 ככל שזמן ה-USO גדל. הבדלים ניכרים נראים גם בעוצמת שני פס ה-D במספר גל של 2,698. ואז פס D ו-G במספר גל של 2, 941 ככל שזמן ה-USO גדל.
כל השינויים הללו תואמים לעלייה ברמת החמצון של ה-CNTs. מיקרוסקופ אלקטרונים סורק מראה שבעוד ש-CNTs לא מטופלים הם מורכבים מאוד, CNTs שטופלו ב-USO מפוזרים הרבה יותר באופן שווה על פני השטח. זה מצביע על כך שטיפולי USO עזרו להפחית את הצברים הקיימים בחומר כפי שהתקבל.
לאחר מכן, ה-CNTs שטופלו ב-USO מופקדים באופן אלקטרופורי באמצעות מגוון תנאים, סרטים עבים יותר מיוצרים ככל שזמן האלקטרופורזה גדל. סרטים עבים יותר מיוצרים גם כאשר משתמשים בריכוזי CNT גבוהים יותר. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום החומרים המרוכבים ההיררכיים לחקור האם ניתן להשתמש באוזונוליזה אולטרסאונד כדי לתפעל ננו-חומרים אחרים לתצהיר אלטרופורטי.
לרמות ציפוי שונות של ננו-חומרים פחמן יכולה להיות השפעה משמעותית על התכונות המרוכבות בקנה מידה מאקרו כגון חוזק וקשיחות. מכיוון שהשיטה מבוססת על מים לאחר פונציונליזציה, האוזון מתפרק לחמצן לא מזיק. ואין צורך להסיר כימיקלים מהפיזור לפני השימוש בננו-חומרים.
אל תשכח להפעיל את האוזון במשך שעה לפני הפעלת המשאבה הפריסטלטית. אחרת, תקבל גושים של ננו-חומרים בצינור.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מאמר זה מציג שיטה חדשה לפונקציונליזציה ופיזור יציב של ננו-חומרים פחמיים בסביבות מימיות באמצעות אוזונוליזה אולטרה-סאונדית. הטכניקה מאפשרת ציפוי נשלט של בדי מיקרו-סיבים עם ננו-חומרים פחמיים, ומשפרת את התאימות שלהם עם מערכות שרף פולימריות.
Stable and functionalized carbon nanomaterials are essential for integrating advanced materials into biopharma R&D, particularly for developing next-generation composite systems. The environmentally friendly ultrasonicated ozonolysis process enables reproducible, surfactant-free dispersions, supporting scalable material innovation and reducing downstream purification burdens. This capability enhances the reliability of material inputs for translational research and advanced device prototyping.
This method fits at the interface of material preparation and device or assay platform development, bridging early discovery and translational research workflows.