Name: הרכבה Multiwalled פחמן עם פוליסטירן כדי לאפשר הרכבה עצמית, Patchiness אנאיזוטרופי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 9 s
Description: למדו שיטה לחיבור פוליסטירן לננו-צינורות פחמן רב-דפניים לשיפור תכונות פני השטח ותאימות לפולימרים תרמופלסטיים. הטכניקה מאפשרת הרכבה עצמית אנאיזוטרופית ויישומים תעשייתיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ברצוננו להודות בזה-אביזרי ותוכניות DGAPA-PAPIIT מאוטונומי האוניברסיטה הלאומית של מקסיקו (גרנט מספרים 5000 9158, 5000-9156, IA205616 ו- IA205316) והמועצה הלאומית למדע וטכנולוגיה ממקסיקו - CONACYT-(להעניק מספר 251533).

אזהרה: נא עיין כל גליונות נתונים גשמי בטיחות (MSDS) לפני השימוש. כמה החומרים הכימיים המשמשים פרוטוקול זה הם בחריפות רעילים ומסרטנים. פחמן nanotube נגזרים ייתכן נוספים מפגעים הנשימה בהשוואה allotropes פחמן אחרים בצובר מסורתיים. יש חשד כי פחמן בתרסיס עשוי להשפיע על הריאות בצורה דומה יותר אסבסט, למרות תכונותיהם מסרטנים יש לא היה לגמרי מבואר עד כה. נא להשתמש כל נוהלי בטיחות המתאים בעת ביצוע של תגובות כימיות והמוצר עיבוד כולל שימוש fume הוד ציוד מגן אישי (חלוק, כפפות, בטיחות משקפיים, סגור נעליים, מכנסיים באורך מלא) זמן מתאים סינון facepiece מסכת גז אמור במיוחד לשמש כאשר האבק nanotube פוטנציאליים עשויים להיווצר (NIOSH אישרה דגם N95 או אירופאי EN 149 מוסמך גירסאות FFP3). חלקים של ההליך הבא לערב רגיל האווירה אינרטי טכניקות טיפול. 24
1. סלקטיבית Hydroxylation של פחמן Multiwalled צינוריות 22
<ol><li>Biphasic Catalytically מתווכת חמצון של MWCNTs
	<ol>
<li>
הכנת השלב אורגני
		<ol>
<li>להוסיף 2.5 גר' MWCNTs וטהור watch הזכוכית, צלחת פטרי או גביע.</li>
			<li>להזיז את המיכל לתוך תנור ואקום 80 ° C, כיסוי עם זכוכית השעון מתאים. להפעיל את משאבת ואקום של התנור ולהגדיר את המערכת ca. 200 מ מ כספית.</li>
			<li>יבש הנאנו בתנור ואקום במשך 12 שעות. לאחר שלב זה, תכולת המים MWCNTs תחוסל.</li>
			<li>שופכים את MWCNTs מיובשים לתוך 100 מ ל עגול בתחתית הבקבוק עם משפך זכוכית וממרית ולהסיר את המשפך פעם סיים.</li>
			<li>להציג פס מגנטי מלהיב הבקבוק העגול התחתון ולהוסיף ~ 50 מ של 99% דיכלורומתאן לתוך הבקבוק באמצעות גביע. מערבבים במהירות של סל ד 60 באמצעות צלחת מלהיב עד agglomerates נעלמים.</li>
			<li>אם agglomerates נשארים בתמיסה לאחר ערבוב למשך 10 דקות, להעביר את הבקבוק לתוך באמבט אולטרא, להפעיל את המערכת עבור 5 דק. חזור sonication במידת הצורך. פתרון זה יהיה השלב אורגני בשלב תגובת חמצון.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
הכנת השלב מימית
		<ol>
<li>בגביע, 25 מ ל להמיס 0.6 גר' tetrapropylammonium ברומיד (TPABr) ב 5 מ ל מים מזוקקים באמצעות בר מלהיב מגנטי, צלחת מלהיב.</li>
			<li>ב סטריליות 10 מ"ל, להמיס 0.253 g KMnO4 במים מזוקקים (מ' 0.16 פתרון) ולשמור על הפתרון בתוך בהישג יד. פתרון זה ישמש בשלב 1.1.2.4.</li>
			<li>קח 5 מ ל חומצה אצטית (HOAc), להעביר את אמצעי האחסון drop-wise הפתרון TPABr. באמצעות פיפטה הדרגתי קבוע שנע בתוך אמבטיית קרח עשוי להיות שימושי. הערה: תהליך תערובת אקסותרמית, לכן, התוספת צריכה להתבצע לאט כדי למנוע פציעות אפשריות על-ידי טיפות המוקרנת או של התחממות יתר.</li>
			<li>העברה של aliquot מ של תמיסה מימית KMnO4 מ' 0.16 הפתרון TPABr acidified. באמצעות פיפטה בוגר נקי ולא זע עשוי להיות שימושי.</li>
			<li>שמור את הפתרון הקודם מכוסה זכוכית השעון עד שהוא נדרש. פתרון זה יהיה השלב מימית בשלב תגובת חמצון.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
תגובת חמצון
		<ol>
<li>שופכים את פאזה מימית לתוך הבקבוק העגול התחתון המכיל את שלב אורגני. תערובת זו יהיה תערובת התגובה biphasic.</li>
			<li>שימוש לצלחת מלהיב, להתסיס את מערכת biphasic סל ד 80 ויותר ולהשאיר את התערובת תחת ערבוב בטמפרטורת החדר במשך 24 שעות ביממה. לאחר תקופה זו, השלב מימית סגול ורוד חיוור תורות, הנאנו הופכים hydroxylated (MWCNT-OH).</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>טיהור של MWCNT-הו
	<ol>
<li>
מיצוי נוזל-נוזל
		<ol>
<li>להעביר את התערובת התגובה biphasic מ ל 150 או 200 מ ל משפך עם צימוד במיקום סגור. השתמש משפך זכוכית וממרית במידת הצורך.</li>
			<li>בעזרת פיפטה של Beral, של פיפטה פסטר עם נורת גומי מצורף או גביע, להוסיף ~ 0.25 mL של חומצה הידרוכלורית מרוכזת לתוך משפך מפריד.</li>
			<li>השתמש את המשפך.<ol>
<li>לסגור את המשפך עם פקק טפלון (אל תשתמש פקקים זכוכית עבור פחמן), להתסיס נמרצות עבור 5 s בברדס fume עם החלון סאש למטה. במהלך עצבנות, תמיד להחזיק את פקק מחובר בחוזקה המשפך ביד אחת, תופס את צימוד עם היד השנייה.</li>
				<li>מיד לאחר השלב עצבנות, הפוך את המשפך ולשחרר את הצטברות הלחץ על-ידי פתיחה של צימוד עם היד בהתאמה. הערה: ודא לפנות לכיוון הלחץ בחלק האחורי של האוכל fume.</li>
				<li>חזור על השלבים עצבנות/לחץ-שחרור שני מחזורים של 3-5.</li>
				<li>לאחר סיום המחזור האחרון, מיד להסיר את הפקק ולהשאיר משפך בחוזקה, ללא הפרעה עד שלב ההפרדה ניכרת. לאחר הפרדת נוזל-נוזל, השלב מימית נשאר מעל השלב אורגני. MWCNT-הו יישאר בשלב אורגני.</li>
			</ol>
</li>
			<li>אם אין הפרדה שלב מתרחשת, להוסיף 1-5 מ של מי מלח (10-20% NaCl במים, m/v) כדי משפך באמצעות פיפטה Beral או פיפטה של פסטר, לערבב בעדינות, להשאיר את התערובת ללא הפרעה עד שלב ההפרדה. חזור עד הצורך.</li>
			<li>לשחזר את שלב אורגני על גביע 150 מ שומר את צימוד פתוח עד גבול שלב מגיע לתנוחה צימוד. 150 מ ל Erlenmeyer הבקבוק ניתן להשתמש לחלופין לשחזר את שלב אורגני; אולם, אחזור של צינורות מסוג זה מיכל הוא בדרך כלל קשה יותר.</li>
			<li>שמור את הפתרון התאושש מוגן עם זכוכית השעון עד סינון.</li>
			<li>תבטל את השלב מימית כראוי.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
הגדרה של מערכת סינון ואקום
		<ol>
<li>הגדרת מערכת סינון ואקום ישיבה את הפקק, לבסס בחוזקה לתוך הצוואר של בקבוקון קיטאסאטו בחוזקה.</li>
			<li>לשמור על 47 מ מ קוטר ממברנה מסנן בהישג יד, בהתאם ממברנה חומר אינדיקציות מהיצרן, לחלופין בצע שלב זה, בשתי אלה (שלבים 1.2.2.2 - 1.2.2.4). הכן 100 מ מ קוטר צלחת פטרי עם אתנול (EtOH) מילוי 50% מהקיבולת שלה.</li>
			<li>עם מלקחיים חלקה-עצה, במקום 47 מ מ קוטר ממברנה מסנן על צלחת פטרי עם EtOH. להשאיר את הקרום EtOH במשך 2-5 דקות וודא כי השתמש קרום עם גודל הנקבוביות 0.45 - 20 מיקרומטר. בגדלים קטנים יותר נקבובית יסתום את הסינון, בעוד גדולים תפחית את יעילות הסינון.</li>
			<li>הסר את הקרום EtOH עם המלקחיים חלקה-טיפ.</li>
			<li>מרכז הקרום על האזור sintered זכוכית של המשטח תמיכה מסנן החל על-ידי הקצה של הקרום. הרטבה אופציונלי עם EtOH עשוי להקל על שלב זה.</li>
			<li>מרכז והסתיר המשפך על ההרכבה. נא לא להפריע הקרום. לנעול את המשפך ולבסס יחד עם המלחציים האביב.</li>
			<li>להתחבר למערכת המקור ואקום. אל תפעיל את הואקום עד שהוא נדרש.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
סינון של MWCNT-הו
		<ol>
<li>יוצקים את שלב אורגני שאוחזרו לאבדון ואקום סינון בעזרת מוט זכוכית. החל ואקום כדי לסנן את הדגימה עד יובש.</li>
			<li>תשטוף בבית מוצק עם 40-50 מ של 95% מתנול (MeOH) באמצעות בקבוק שטיפה. באמצעות מוט זכוכית עשוי להועיל במשימה זו. חזור על תהליך זה לפחות 5 פעמים. לשמור על הואקום במהלך שלב זה.</li>
			<li>לאחר כביסה, להשאיר את המערכת תחת ואקום במשך 20 דקות מכוסה שעון זכוכית להתייבש המוצק.</li>
			<li>על מנת להתאושש המוצק הקרום, בצע את השלבים הבאים 1.2.3.5 - 1.2.3.8.</li>
			<li>. בזהירות, להסיר את המלחציים האביב ולאחר מכן אנכית להסיר את המשפך מבלי להפריע את הקרום, המוצק.</li>
			<li>בזהירות רבה, הסר את הקרום יחד עם המוצק השטח תמיכה סינון בעזרת מרית ומלקחיים חלקה-טיפ.</li>
			<li>להעביר את הקרום עם המוצק 100 מ מ קוטר צלחת פטרי או זכוכית שעון.</li>
			<li>בעזרת שני חלקים-טיפ מלקחיים, מרית, לשחזר המוצק מהמשטח ממברנה עד כל המוצר הופקד על הזכוכית פטרי וצפייה.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
ייבוש והאחסון של MWCNT-הו
		<ol>
<li>כיסוי הזכוכית וצפייה צלחת פטרי עם זכוכית השעון מתאים (קוטר גדול יותר זה נדרש). הערה: אין להשתמש סרט איטום כדי למנוע טעינה אלקטרוסטטית.</li>
			<li>להציג את הזכוכית פטרי וצפייה לתוך תנור ואקום מחומם-80 מעלות צלזיוס. להפעיל את משאבת ואקום של תנור ולהגדיר את המערכת ל- ca. 200 מ"מ כספית.</li>
			<li>יבש המוצק במשך 24 שעות ביממה. לאחר שלב זה, תכולת המוצר הממס תחוסל. אם המוצר לא ישמש באופן מיידי, לאחסן המוצק desiccator עד שהוא נדרש.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. הרכבה את MWCNT-הו עם שרשראות פוליסטירן 22,23
<ol><li>
שינוי של MWCNT-הו עם Moieties Silylated Methacrylic
	<ol>
<li>שופכים 2.5 g MWCNT-הו ו- 5 גר' הידרוקינון לתוך בקבוקון schlenk ב 100 מ ל נקי באמצעות משפך זכוכית ומרית, להסיר את המשפך ולהציג בר מלהיב מגנטי.</li>
		<li>הגדר את הבקבוקון schlenk ב מצב ריפלוקס לפי הסימנים הבאים:<ol>
<li>לחבר את הבקבוקון schlenk ב הגז ואקום/אינרטי סעפת מערכת באמצעות צינורות גומי מתאימים מצורף משותף זכוכית של הבקבוק. שמור יריעה של הבקבוק סגור.</li>
			<li>לחבר הקבל מתאימים למערכת מי הברז באמצעות צינורות גומי מתאימים, מוודא לקביעת ההכנסה מים דרך המפרק זכוכית הקרוב הזכר משותפת.</li>
			<li>לשמן את המקום הגברי של מעבה עם שכבת בסדר אחיד יישומית של גריז ואקום. הערה: המפרק לא צריך להיות שמנונית מדי כדי למנוע זיהום המוצר.</li>
			<li>לצרף משותף זכר של מעבה צוואר הבקבוק schlenk. סגור הג'וינט של מעבה נקבה עם פקק גומי.</li>
			<li>. בזהירות, פתח את הבקבוק לואקום. ודא כי הנאנו הם לא מתחנף לתוך הקו ואקום בתהליך זה.</li>
			<li>למלא את הבקבוק schlenk ב N2 גז.</li>
			<li>חזור על שני השלבים האחרונים על עוד פעמיים.</li>
			<li>לשמור על המערכת תחת תזרים חיובי של גז2 N.</li>
		</ol>
</li>
		<li>שנעזר בצינורית נקי ומזרק מתאימים, לאט לאט להחדיר 50 מ ל טולואן יבש דרך פקק הגומי.</li>
		<li>שימוש לצלחת מלהיב וגם אמבט תרמי, להתסיס את התערובת נמרצות על סל ד 80 או יותר ולהשאיר את התערובת תחת ערבוב למשך 5-10 דקות בטמפרטורת החדר.</li>
		<li>באמצעות הצינורית נקי ומזרק, להזריק 5 מ של TMSPMA דרך פקק הגומי.</li>
		<li>הגדר את הטמפרטורה עד 100 ° C ולהשאיר את התגובה תחת ריפלוקס, ערבוב במשך 12 שעות. לאחר תקופה זו, silylated methacrylic moieties הן מבחינה כימית הזוג קבוצות הידרוקסיל-MWCNTs (דהיינו MWCNT-O-TMSPMA).</li>
		<li>לאחר התגובה על, בזהירות להסיר את פקק הגומי, לסגור את הזרימה2 N והמתן עד הבקבוק הוא בטמפרטורת החדר.</li>
		<li>הגדרת מערכת סינון ואקום (שלב 1.2.2).</li>
		<li>לסנן המוצק (שלב 1.2.3). לשטוף עם MeOH עודף.</li>
		<li>יבש ולאחסן את MWCNT-O-TMSPMA (שלב 1.2.4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
פלמור של Styrene על ששונה MWCNTs
	<ol>
<li>שופכים 2.5 g של MWCNT-O-TMSPMA ו- 75 מ ג של azobisisobutyronitrile (AIBN) לתוך בקבוקון schlenk ב 100 מ ל נקי באמצעות משפך זכוכית וממרית ולהסיר את המשפך. התראה: אבקת AIBN אסור לחשוף חום או סוכנים חמצון חזק, כמו זה עלול להתפוצץ באופן ספונטני.</li>
		<li>להכיר הבקבוקון schlenk ב בר מלהיב מגנטי.</li>
		<li>הגדר את הבקבוקון schlenk ב מצב ריפלוקס (שלב 2.1.2).</li>
		<li>באמצעות הצינורית נקי ומזרק, להזריק 50 מ ל טולואן יבש דרך פקק הגומי.</li>
		<li>שימוש לצלחת מלהיב אמבט תרמי, להתסיס את התערובת על סל ד 80 או יותר ולהשאיר את התערובת תחת ערבוב למשך 5-10 דקות בטמפרטורת החדר.</li>
		<li>בעזרת הצינורית נקי ומזרק, להזריק 7.5 mL של styrene דרך הפקק.</li>
		<li>הגדר את הטמפרטורה עד 70 ° C ולהשאיר את התגובה תחת ריפלוקס, ערבוב ו- N2 במשך 12 שעות. לאחר תקופה זו, שרשראות PS מורכבים כדי בקירות הצדדיים nanotube (MWCNT-O-PS).</li>
		<li>לפתוח את מערכת לאוויר, לסגור את הזרימה2 N ו מגניב את הבקבוקון לטמפרטורת החדר.</li>
		<li>הגדרת מערכת סינון ואקום (שלב 1.2.2).</li>
		<li>לסנן ולשטוף המוצק (שלב 1.2.3). השתמש אצטון במקום MeOH במהלך השלב כביסה. רחץ בבית מוצק חמש פעמים יותר עם 20 מ ל THF להסיר פוליסטירן לא מאוגד.</li>
		<li>יבש ולאחסן את MWCNT-O-PS (שלב 1.2.4). הערה: האורך של שרשרת הפולימר הושתל. הנאנו ניתן לכוונן על-ידי שינוי הריכוז של styrene ב טולואן במהלך השלב הפילמור; ריכוז נמוך יותר לייצר שרשראות קצרות יותר. זמן התגובה הפילמור יכול לשמש כדי להתאים את גודל שרשרת הפולימר; זמני תגובה קצרים יותר להפחית את אורך השרשראות. ראה הפניות 22 ו- 23 לפרטים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Iijima, S. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/354056a0">Helical Microtubules of Graphitic Carbon.</a> Nature. 354, 56-58 (1991).</li>
<li>Iijima, S., Ichihashi, T. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/363603a0">Single-Shell Carbon Nanotubes of 1-nm Diameter.</a> Nature. 363, 603-605 (1993).</li>
<li>Dai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Nanotubes%3A+Synthesis%2C+Integration+and+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Carbon Nanotubes: Synthesis, Integration and Properties.</a> Acc. Chem. Res. 35, 1035-1044 (2002).</li>
<li>Karousis, N., Tagmatarchis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+Progress+on+the+Chemical+Modification+of+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Current Progress on the Chemical Modification of Carbon Nanotubes.</a> Chem. Rev. 110, 5366-5397 (2010).</li>
<li>Zhao, Y. L., Stoddart, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noncovalent+Functionalization+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Noncovalent Functionalization of Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> Acc. Chem. Res. 42, 1161-1171 (2009).</li>
<li>Zelada-Guillén, G. A., Riu, J., Düzgün, A., Rius, F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immediate+Detection+of+Living+Bacteria+at+Ultralow+Concentrations+Using+a+Carbon+Nanotube+Based+Potentiometric+Aptasensor%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Immediate Detection of Living Bacteria at Ultralow Concentrations Using a Carbon Nanotube Based Potentiometric Aptasensor.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 48, 7334-7337 (2009).</li>
<li>Zelada-Guillén, G. A., Blondeau, P., Rius, F. X., Riu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Nanotube-Based+Aptasensors+for+the+Rapid+and+Ultrasensitive+Detection+of+Bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Carbon Nanotube-Based Aptasensors for the Rapid and Ultrasensitive Detection of Bacteria.</a> Methods. 63, 233-238 (2013).</li>
<li>Jung, Y., Li, X., Rajan, N. K., Taylor, A. D., Reed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Record+High+Efficiency+Single-Walled+Carbon+Nanotube%2FSilicon+p-n+Junction+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Record High Efficiency Single-Walled Carbon Nanotube/Silicon p-n Junction Solar Cells.</a> Nano Lett. 13, 95-99 (2013).</li>
<li>Escárcega-Bobadilla, M. V., Rodríguez-Pérez, L., Teuma, E., Serp, P., Masdeu-Bultó, A. M., Gómez, M. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10562-011-0568-4">Rhodium Complexes Containing Chiral P-Donor Ligands as Catalysts for Asymmetric Hydrogenation in Non Conventional Media.</a> Chem. Soc. Rev. 141, 808-816 (2011).</li>
<li>Miners, S. A., Rance, G. A., Khlobystov, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Reactions+Confined+within+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Chemical Reactions Confined within Carbon Nanotubes.</a> Chem. Soc. Rev. 45, 4727-4746 (2016).</li>
<li>Rege, K., Raravikar, N. R., Kim, D. Y., Schadler, L. S., Ajayan, P. M., Dordick, J. S. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl034131k">Enzyme-Polymer-Single Walled Carbon Nanotube Composites as Biocatalytic Films.</a> Nano Lett. 3, 829-832 (2003).</li>
<li>Ma, R., Menamparambath, M. M., Nikolaev, P., Baik, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+Stretchable+Single-Walled+Carbon+Nanotube-Polymer+Composite+Films+with+Near-Infrared+Fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Transparent Stretchable Single-Walled Carbon Nanotube-Polymer Composite Films with Near-Infrared Fluorescence.</a> Adv. Mater. 25, 2548-2553 (2013).</li>
<li>De Volder, M. F. L., Tawfick, S. H., Baughman, R. H., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Nanotubes%3A+Present+and+Future+Commercial+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Carbon Nanotubes: Present and Future Commercial Applications.</a> Science. 339, 535-539 (2013).</li>
<li>Lehn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perspectives+in+Chemistry+-+Steps+towards+Complex+Matter%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Perspectives in Chemistry - Steps towards Complex Matter.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52, 2836-2850 (2013).</li>
<li>Mattia, E., Otto, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supramolecular+Systems+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Supramolecular Systems Chemistry.</a> Nat. Nanotechnol. 10, 111-119 (2015).</li>
<li>Leh, J. M. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/3527607439">Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives</a>. , VCH Verlagsgesellschaft GmBH. Weinheim, Germany. (1995).</li>
<li>Escárcega-Bobadilla, M. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanorings+and+Rods+Interconnected+by+Self-Assembly+Mimicking+an+Artificial+Network+of+Neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Nanorings and Rods Interconnected by Self-Assembly Mimicking an Artificial Network of Neurons.</a> Nat. Commun. 4, 2648(2013).</li>
<li>Gegenhuber, T., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma5023378">Noncovalent Grafting of Carbon Nanotubes with Triblock Terpolymers: Toward Patchy 1D Hybrids.</a> Macromolecules. 48, 1767-1776 (2015).</li>
<li>Peng, H., Alemany, L. B., Margrave, J. L., Khabashesku, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sidewall+Carboxylic+Acid+Functionalization+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Sidewall Carboxylic Acid Functionalization of Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 15174-15182 (2003).</li>
<li>Furtado, C. A., Kim, U. J., Gutierrez, H. R., Pan, L., Dickey, E. C., Ecklund, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Debundling+and+Dissolution+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+in+Amide+Solvents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Debundling and Dissolution of Single-Walled Carbon Nanotubes in Amide Solvents.</a> J. Am. Chem. Soc. 126, 6095-6105 (2004).</li>
<li>Jeon, J. H., Lim, J. H., Kim, K. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386109006636">Fabrication of Hybrid Nanocomposites with Polystyrene and Multiwalled Carbon Nanotubes with Well-Defined Polystyrene via Multiple Atom Transfer Radical Polymerization.</a> Polymer. 50, 4488-4495 (2009).</li>
<li>Kim, M., Hong, C. K., Choe, S., Shim, S. E. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.22190/abstract">Synthesis of Polystyrene Brush on Multiwalled Carbon Nanotubes Treated with KMnO4 in the Presence of a Phase-Transfer Catalyst.</a> J. Polym. Sci. Pol. Chem. 45, 4413-4420 (2007).</li>
<li>Oliveira, E. Y. S., Bode, R., Escárcega-Bobadilla, M. V., Zelada-Guillén, G. A., Maier, G. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/nj/c5nj03285g#!divAbstract">Polymer Nanocomposites from Self-Assembled Polystyrene-Grafted Carbon Nanotubes.</a> New J. Chem. 40, 4625-4634 (2016).</li>
<li>Shriver, D. F., Drezdzon, M. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShriver%2C+DF+%22The+Manipulation+of+Air-Sensitive+Compounds%22">The Manipulation of Air-Sensitive Compounds</a>. , John Wiley and Sons. New York, NY, USA. (1986).</li>
<li>Bressy, C., Ngo, V. G., Ziarelli, F., Margaillan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+Insights+into+the+Adsorption+of+3-%28Trimethoxysilyl%29-propylmethacrylate+on+Hydroxylated+ZnO+Nanopowders%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">New Insights into the Adsorption of 3-(Trimethoxysilyl)-propylmethacrylate on Hydroxylated ZnO Nanopowders.</a> Langmuir. 28, 3290-3297 (2012).</li>
<li>Wu, X., Qiu, J., Liu, P., Sakai, E., Lei, L. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10965-013-0167-8">Polystyrene Grafted Carbon Black Synthesis via in situ Solution Radical Polymerization in Ionic Liquid.</a> J. Polym. Res. 20, 167(2013).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

בשיטה זו, ישנם כמה צעדים והתוצאה קריטיים להבטחת תהליך grafting מוצלח. ראשית, תגובת חמצון biphasic catalytically מתווכת (שלב 1.1) צריכה להתבצע עם לאחרונה מפוזר-פחמן (שלב 1.1.1.5). אם פיזור תוצאות נבאדה על-פי ההמלצות בפרוטוקול, השימוש sonicator עצה קולי יהיה מועיל אם משתמש באותו האינדיקציות (שלב 1.1.1.6). שימוש MWCNTs קצר עשוי גם לסייע בפתרון בעיות פיזור. שנית, ההגדרה של מערכת סינון ואקום חיוני טיהור יעילות (שלב 1.2.2). במובן זה, מרכוז הקרום על האזור sintered זכוכית של המשטח תמיכה מסנן (שלב 1.2.2.5) עלול לגרום ממברנה קמטים...

מאז גילוי צינורות פחמן עם קירות יחיד (SWCNTs),1,2 הקהילות המדעיות החילו שלהם מצטיינים מאפיינים חשמלי, מכני, תרמי3 במגוון רחב של חדשנית יישומים על-ידי להתכוונן שלהם שטח הפנים באמצעות קוולנטיות4 וקשרי ערכיות5 אסטרטגיות. דוגמאות של יישומים אלה כוללים את השימוש בהם בתור מתמרים סנסורים,6,אלקטרודות7 בתאים סולאריים,8 הטרוגנית תומך ב זרז,9 nanoreactors, סינתזה,10 עכירות-נגד סוכנים בסרטים מגן,11 מילוי בחומרים מרוכבים,12ועוד. עם זאת, האפשרות לווסת את מאפייני משטח של שלהם חזקים יותר, עדיין multiwalled תעשייתי זמין עמיתיהם. כלומר, MWCNTs, כדי לשלוט. הכיוון באינטראקציות הלא-קוולנטיות שלהם-הננומטרי, נשאר קשה פעילות עד כה. 13
סופרא מולקולרית הרכבה עצמית של אבני בניין מולקולרי הוא אחד המגוונים ביותר אסטרטגיות כדי לשלוט הארגון חומר ב הננומטרי. 14 , 15 במובן זה, אינטראקציות סופרא מולקולרית לערב כיוונית, לטווח קצר אמצע טווח שאינם קוולנטיות אינטראקציות כגון H-בונד, ואן דר Waals, דיפול-דיפול, יון-דיפול דיפול דיפול-induced, π-π בערימה, הקטיון-π, אניון-π, coulombic, בין היתר. 16 . למרבה הצער, הכיווניות של הרכבה עצמית של מבנים גדולים יותר כגון MWCNTs ספונטנית, בדרך כלל דורש כוחות מניע חיצוני (למשל תבניות או מערכות פיזור אנרגיה). 17 האחרונה דוח שימוש שאינו קוולנטיות אריזה של צינוריות עם פולימרים שיתוף מותאמים אישית כדי לרדוף אחרי המטרה השנייה,18 אך השימוש באסטרטגיות קוולנטיות להציע חלופות חדשות כדי לפתור את הבעיה הזו נותרו בקושי בחנו.
שינוי כימי של פחמן יכול באופן סלקטיבי להתבצע כדי להציג את קבוצות פונקציונליות שונות טרמיני (termini) או בקירות הצדדיים של אותו. 19 , 20 אחת הגישות שימושי ביותר כדי להתאים את מאפייני השטח ב nanostructures פחמן הוא פולימר-הרכבה דרך מסלולים הפילמור סטנדרטי. בדרך כלל, גישות אלה לערב המבוא הראשוני של polymerizable או קבוצות יוזם (אקריליק, ויניל, וכו '.) על פני השטח ננו-מבנה, שלהם הפילמור רצופים עם מונומר מתאימים. 21 במקרה של MWCNTs, המבוא קוולנטיות של שרשרת הפולימר על בקירות הצדדיים כדי לשלוט patchiness שלהם בצורה אניסוטרופי נותר אתגר.
כאן אנו יראה איך יכול להיות מיושם סדרה של שינוי כימי פשוט שלבים22,23 להוספת PS שרשרת על בקירות הצדדיים של MWCNTs כדי לשנות את patchiness פני השטח שלהם וכדי לקדם את שלהם אנאיזוטרופי הרכבה עצמית23 ב הננומטרי. במהלך המסלול השינוי, צעד ראשון מאפשרת hydroxylation סלקטיבית של MWCNTs וטהור-בקירות הצדדיים על ידי ביצוע ש-biphasic catalytically מתווכת תגובת חמצון להניב את עמיתיהם hydroxylated כלומר, MWCNT-הו. שלב שני שימושים 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate (TMSPMA) להכיר silylated methacrylic moieties קבוצות הידרוקסיל שנוצרה בעבר (MWCNT-O-TMSPMA). מוסיף אלה תספק משטח תגובתי אתרים במהלך צעד שלישי, כאשר styrene מונומר הוא polymerized מן moieties methacrylic ובכך מניב שרשרות הפולימר הושתל בקירות הצדדיים של הנאנו בסוף (דהיינו MWCNT-O-PS).

<table><tbody><tr><td>טטרפרופילאמוניום ברומיד, 99% (TPABr)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>88104</td><td>מגרה, רעיל</td></tr><tr><td>אשלגן פרמנגנט, 99% (KMnO4)</td>חומצה אצטית <td>223468</td><td></td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td></tr><tr><td>, 99.5</td>% <td>Sigma-Aldrich</td><td>45726</td><td></td></tr><tr><td>ננו-צינורות פחמן מרובי דפנות בתוליים, 99% (MWCNTs)</td><td>Bayer Technology Services</td><td>מדגם</td> <td>שנתרםאבק מזיק. >1 מיקרומטר באורך ו-13 דקות; 16 ננומטר בקוטר חיצוני. ספק חלופי: Nanocyl, קטלוג N. NC7000, אתר אינטרנט: http://www.nanocyl.com/</td></tr> <tr><td>נתרן כלורי, 98% (NaCl)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S3014</td><td>ניתן להשתמש גם בדרגה טכנית</td></tr><tr><td>אתנול, 99.8% (EtOH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>32221</td><td>ניתן להשתמש גם בדרגה טכנית</td></tr><tr><td>מתנול, 99.8% (MeOH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>322415</td><td>רעיל מאוד. ניתן להשתמש גם בדרגה טכנית</td></tr><tr><td>הידרוקינון, 99</td>% <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>H9003</td><td></td></tr><tr><td>טולואן, 99.8</td>% <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>244511</td><td>נטול מים</td></tr><tr><td>3-(טרימתוקסיליל)פרופיל מתאקרילט, 98% (TMSPMA)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td>440159 רגיש לאוויר,</td></tr><tr><td>אזוביסובוטירוניטריל רעיל, 99% (AIBN)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>755745</td><td>חומר נפץ</td></tr><tr><td>סטירן, 99%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>S4972</td><td>מטוהר באמצעות עמודת הכנה של ג'ל אלומינה ומאוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; C</td></tr><tr><td>אצטון, 99.5</td>% <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>179124</td><td>ניתן להשתמש גם בדרגה טכנית</td></tr><tr><td>טטרהידרופורן, 99.9% (THF)</td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>494461</td><td></td></tr><tr><td>דיכלורומתאן, 99.5</td>% <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>443484</td><td></td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית רעילה במיוחד, 37</td>% <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>435570</td><td>נדפים מזיקים</td></tr></tbody></table>

הרכבה multiwalled פחמן עם פוליסטירן כדי לאפשר הרכבה עצמית, patchiness אנאיזוטרופי

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

נדגים פרוטוקול פשוטה כדי להשתיל וטהור multiwalled פחמן (MWCNTs) עם שרשראות פוליסטירן (PS)-בקירות הצדדיים באמצעות אסטרטגיה הפילמור חינם-רדיקלי כדי לאפשר את מודולציה של מאפייני השטח nanotube ו לייצר סופרא מולקולרית הרכבה עצמית של nanostructures. ראשית, hydroxylation סלקטיבית של הנאנו וטהור דרך תגובת חמצון biphasic catalytically מתווכת יוצר באתרים מבוזרים שטחי תגובתי ב בקירות הצדדיים. האתרים תגובתי האחרונה הם שונה לאחר מכן עם methacrylic moieties באמצעות הקדמה methacrylic silylated כדי ליצור אתרים polymerizable. קבוצות polymerizable אלה אפשר כתובת נוספת פלמור של styrene לייצר nanomaterial היברידית המכילים שרשראות PS הושתל בקירות הצדדיים nanotube. תוכן פולימר-שתל, כמות silylated methacrylic moieties הציג, שינוי hydroxylation של הנאנו מזוהה, לכמת על ידי ניתוח Thermogravimetric (TGA). הנוכחות של קבוצות פונקציונליות תגובתי הידרוקסיל, silylated methacrylate מאושרות על-ידי פורייה להפוך ספקטרוסקופית אינפרא אדום (FT-IR). פתרונות ננו-צינורית פחמן הושתל פוליסטירן tetrahydrofuran (THF) לספק דגימות מקיר לקיר צינוריות collinearly עצמית שהורכבו בעת הטלת מנותחים על-ידי במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM). העצמי-הרכבות האלה לא מתקבלים כאשר מתאים ריקים באופן דומה מושלך מפתרונות מקביל המכיל עמיתיהם שאינם הושתל. לכן, שיטה זו מאפשרת השינוי של nanotube אניסוטרופי patchiness-בקירות הצדדיים אשר תוצאות לתוך אוטומטי-הארגון ספונטנית ננו.

TGA הנתונים נאספו וטהור צינורות, צינורות hydroxylated, צינוריות שופרת silylated methacrylic moieties, צינוריות הושתל פוליסטירן (איור 1). FT-IR תוצאות שנאספו מ hydroxylated צינורות, צינורות לשנות עם silylated methacrylic moieties (איור 2). TEM תמונות נאספו צינוריות וטהור, צינוריות הושתל פוליסטירן (איור 3). TGA טיפות במסה משמשים כדי לחשב את התשואות stepwise של שינוי כימי של הנאנו. 22<...

הליך עבור הסינתזה של multiwalled הושתל פוליסטירן פחמן באמצעות שינוי כימי רצופים שלבים באופן סלקטיבי להציג רשתות פולימריות בקירות הצדדיים שלהם הרכבה עצמית באמצעות patchiness אנאיזוטרופי הוא הציג.

הרכבה Multiwalled פחמן עם פוליסטירן כדי לאפשר הרכבה עצמית, Patchiness אנאיזוטרופי

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

המטרה הכוללת של הליך זה היא להציע אסטרטגיה פשוטה להרכבה (grafting) של שרשראות פוליסטירן על ננו-צינורות פחמן רב-דפנות, דבר המתווך הרכבה עצמית פרו-מולקולרית ואניזוטרופיות של כתמים (patchiness). שיטה זו יכולה לסייע בוויסות תכונות השטח של ננו-צינורות פחמן רב-דפנות, כדי לבסס תנאי עיבוד משופרים עבורם בתחום הפולימרים התרמופלסטיים. אסטרטגיית ההרכבה מציעה חלופה פשוטה בפרוטוקולי העיבוד של ננו-צינורות פחמן במטרה להפוך אותם לתואמים עם פולימרים רלוונטיים תעשייתית אך מאתגרים, כגון פוליסטירן.באופן כללי, השיטה מתחילה בקבוצות ההידרוקסיל המסורתיות על הדפנות הצדדיות של ננו-צינורות פחמן טהורים, ולאחר מכן צימוד של רכיבי מתאקריליל סיליליים לקבוצות ה-OH, והפולימריזציה לרדיקלים חופשיים העוקבת שלהם עם סטירן באטמוספירה הפנימית. כדי למצוא את הנבוא, ננו-צינורות המושתלים בשרשראות פוליסטירן. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שניתן להפעילה בקלות לשינוי תכונות השטח של ננו-צינורות פחמן.ובשל כך, לקדם את ההרכבה העצמית האניזוטרופית שלהם, אשר בתורה עשויה להקל על שילובם במטריצת פולימר. טכניקה זו פותחת חלופות מבטיחות לשיפור שרשרת האספקה של ננוטרופים פחמניים בעלי מבנה ננוי בתהליכים תעשייתיים, ובכך מאפשרת יצירת רשתות פרקולציה חשמליות ב composite של פולימרים, אשר עשויות למצוא יישומים ישירים במערכות מיגון אלקטרומגנטי, חלקים מחוזקים מכנית וחומרים מוליכים חשמלית תחת תנאי עלות-תועלת אטרקטיביים. ייבשו 5 grams של ננו-צינורות פחמן רב-דופניים טהורים, על ידי הכנסתם לתנור ואקום ב-80 °C וב-200 mmHg למשך 12 שעות.שפכו את ננו-צינורות הפחמן המיובשים לתוך בקבוק עגול בתחתיתו בנפח 100 milliliters. לאחר מכן, העבירו 50 milliliters של dichloromethane, 99%, אל הבקבוק, והגדירו את הערבוב המכני ל-60 rpm. זה יהיה השלב האורגני של תגובה דו-פנית המתווכת באופן chotilitically.כדי להכין את הפאזה המימית, המיסו 0.6 גרם של tetroaropyl ammonium bromide בחמישה מיליליטר של מים מזוקקים. הוסיפו חמישה מיליליטר של חומצה אצטית וחמישה מיליליטר של תמיסה מימית המכילה potassium permanganate בריכוז 0.16 molar. שפכו את התמיסה האחרונה לתוך הבקבוק בעל התחתית העגולה, שכבר מכיל את הפאזה האורגנית, וערבבו בעוצמה, למשל, בערך 80 rpm בטמפרטורת החדר למשך 24 שעות.לאחר זמן זה, העבר את תערובת התגובה למשפך הפרדה. לאחר מכן, הוסף כ-0.25 milliliters של חומצה כלורית רכזית, 36%, נער את המערכת בזהירות ונקז. לאחר מכן, השלף את הפאזה המימית העליונה.לאחר הוצאת הפאזה המימית, ניתן לסנן את הפאזה האורגנית באמצעות מערכת סינון בוואקום כפי שמתואר בהמשך. הצמד את הפיה לבסיס בחוזקה אל פיית הבקבוק למסננת. בעזרת פינצטה בעלת קצה קטן, מרכז מסנן ממברנה בקוטר 47 millimeter על פני השטח של התמיכה.יש לוודא כי משתמשים בממברנה בעלת גודל נקבים שבין 0.45 micrometers ל-20 micrometers. נקבים קטנים יותר ייסתמו בקלות, בעוד שנקבים גדולים יותר יסננו כמות נמוכה יותר של ננו-צינוריות. ללא הפרעה למסנן, מרכזו את אבזם המחזיק מעל המערכת ונעלו את המשפך ואת הבסיס יחד באמצעות תפס קפיץ.חבר את בקבוק הסינון למקור הוואקום, שפוך את הדגימה למשפך, והפעל ואקום כדי לסנן את הדגימה. ברגע שהמוצק על המסנן נראה יבש, שטוף אותו במתנול 95 percent לפחות פי חמישה מנפח התמיסה המסוננת. לאחר מכן, העבר את המומס לצחנת פטרי והשאר אותו להתייבש תחת ואקום למשך 24 שעות בטמפרטורה של 80 Celsius degrees, בלחץ של 200 millimeters of mercury.על מנת להחדיר קבוצות מתאקריליות הניתנות לפולימריזציה לדפנות של ננו-צינורות פחמן הידרוקסילתיים, פזר כ-2.5 גרם של הננו-צינורות וחמישה גרם של hydrochinoin 99% בתוך בקבוק schlenk בנפח 100 מיליליטר. לאחר מכן, באמצעות קנולה, הוסף בזהירות 50 מיליליטר של Toluene תחת אטמוספירת חנקן, באמצעות מערכת vacuum inner gas manifold. בשלב הבא, העבר את התערובת לעירבוב מכני נמרץ.לאחר מכן, הכניסו חמישה מיליליטר של 3-thremethyl silane propel methacrylate 98%, והביאו את התערובת לרפלקס ב-100 Celsius degrees למשך 12 שעות. עם השלמת התגובה, שטפו את המוצר שהתקבל בעודף של methanol, באמצעות מערכת סינון בוואקום, ייבשו אותו למשך לילה תחת ואקום ב-80 Celsius degrees ו-200 millimeters of mercury ואחסנו עד הצורך. כדי להשרבב את הננו-צינורות המ модиפיקציה במתאקרילט עם שרשראות acetoground polystyrene, פזרו כ-2.5 גרם של הננו-צינורות פחמן המ модиפיקציה ו-75 מיליגרם של AIBN ב-50 מיליליטר של toluene.באמצעות בקבוק שלנק (shlenk flask), יש להגשם את המערכת לאטמוספירת חנקן, תוך שימוש במניפולד של ואקום וגז פנימי. לאחר מכן, יש להוסיף 7.5 milliliters של מונומר סטירן שזוכה לטיהור טרי. AIBN ישמש כיוזם של הפולימריזציה הרדיקלית.בשלב הבא, כוון את מערכת החימום ל-70 °C וערבב במשך 12 שעות, תחת אטמוספרת חנקן ובזיקוק חוזר (reflux). לאחר מכן, סנן את תערובת התגובה באמצעות מערכת סינון בוואקום. שטוף אותה באצטון, ולבסוף שטוף שוב ב-DHF 99% לפחות חמש פעמים כדי להסיר פוליסטירן שאינו קשור.ייבשו את המוצר תחת ואקום למשך 24 שעות בטמפרטורה של 80 Celsius degrees ובלחץ של 200 millimeters of mercury. המוצק יכיל ננו-צינורות פחמן המחוברים לשרשראות פוליסטירין. ננו-צינורות הפחמן המחוברים לפולימר אופיינו באמצעות TM. להלן תמונות TM מייצגות לדגימות dropcast שבהן פוליסטירין העוטף את ננו-צינורות הפחמן מופיע כמיושר חלקית וכמורכב עצמית על ידי הדפנות הצדדיות.התנהגות זו אינה קיימת כאשר מנתחים ננו-צינוריות טהורות בצורה דומה. עקומת הערכים של ניתוח תרמוגרבימטרי עבור ננו-צינוריות פחמן שעברו מודיפיקציה פולימרית הראתה כי איבוד המשקל הראשון, הנובע מאובדן של שרשראות פוליסטירן, מתחיל ב-270 °C. לאחר מכן, שלב שני מתון יותר, המתחיל סביב 400 °C, נגרם כתוצאה מאובדן של קבוצות מתאקריליל סיליליות, בעוד שאיבוד המשקל הסופי המתחיל סביב 600 °C, תואם לננו-צינוריות הפחמן.כאן אנו מציגים את עקומת אובדן המשקל המייצגת של ננו-צינורות פחמן מושתלים עם טווח פוליאסטר בהשוואה לננו-צינורות בתוליים, המאשרת כי השינוי המשמעותי ביותר בדגימות שנשקלו התרחש בין 270 °C ל-775 °C. מנתוני TGA ניתן לקבוע כי לאחר שלב ההידרוקסילציה, הדפנות של ננו-צינורות הפחמן יכילו בדרך כלל קבוצות הידרוקסיל בריכוז של 2% עד 5% ממשקלן. חשוב לציין כי לאחר בידוד משותף של חלקי חומר לקבוצות ה-OH, ננו-צינורות פחמן משופרים יכילו בדרך כלל בין 8% ל-10% ממשקלם מתראקרילי בהשוואה לתכולת הננו-צינורות.לאחר ביצוע הפולימריזציה של רדיקלים חופשיים עםהסטירין, הצפי הוא לדרגת השתב (grafting degree) של כ-30 עד 40 אחוזים ביחס למשקל הננו-צינור. כך, מושג שינוי סלקטיבי של תכונות הפני השטח של הננו-צינורות באמצעות מודולציה כימית רצופית בשלבים, כדי להחדיר קבוצות פונקציונליות ריאקטיביות באופן סלקטיבי לדפנות הצדדיות. אנו מעריכים כי ניתן יהיה ליישם אסטרטגיה זו שוב על סוגי פולימרים אחרים של נגזרות אקריליות או ויניליות, וכי חומרים היברידיים וקומפוזיטים חדשים עשויים להיווצר בעתיד.לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה של השלבים השונים הנדרשים לביצוע שינוי כימי של ננו-צינורות פחמן באמצעות שרשראות של acetogram polyester, שעשויות למלא תפקיד חשוב בתכונות הפני השטח של סוג זה של ננו-צינורות פחמן באמצעות כוחות על-מולקולריים. הדבר עשוי להוביל ליצירת ננו-צינורות בהרכבה עצמית דרך אינטראקציות ננו-סקאליות אניזוטרופיות, עם יישומים פוטנציאליים בתחומים רחבים, כגון מדע והנדסת חומרים, ננו-מדע וננו-טכנולוגיה, או כימיה מקרו-מולקולרית. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב להיות מודעים לתנאים המסוכנים של כל הריאקטנטים המשמשים בטכניקה זו, ולהבטיח שימוש בציוד מעבדה מתאים.

grafting-multiwalled-carbon-nanotubes-with-polystyrene-to-enable-self

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

אנו מציגים שיטות ייצור של microstructures בדוגמת של צינורות פחמן מיושר אנכית (CNTs), והשימוש בהם כמו תבניות בסיס לייצור microstructures פולימר במרקם מאורגן פני הננומטרי. ביערות ה-CNT הם densified על ידי עיבוי של ממס על מצע, אשר מגביר באופן משמעותי את צפיפות האריזה שלהם ומאפשר עצמית מכוונת היווצרות של צורות 3D.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

מאמר זה מתאר את ההכנה של nanofoams ניקל המסודרת באמצעות תצהיר electroless מתכת על גבי תבניות nanoporous מתקבלות מsupramolecules מבוסס קופולימר diblock העצמית התאספו.

ניקל ננו gyroid מSupramolecules קופולימר Diblock

שיטה להשיג nanofibers וננו המורכב מחלבונים מטריצת חוץ תאיים בודדים או מרובים מתוארת. שיטה זו משתמשת באינטראקציות חלבון פני השטח כדי ליצור חומרים המבוססים על חלבונים חופשיים עומדים עם הרכב מתכונן וארכיטקטורה לשימוש במגוון רחב של יישומי הנדסה וביוטכנולוגיה רקמות.

Nanofibers חלבון ECM ועצרת ביוזמת פני שטח באמצעות ננו תכנון הנדסי

קורות תלת ממדי (3D) microstructured מרוכבים מיוצרים באמצעות החדירה המכוונת והמקומית של nanocomposites לרשתות microfluidic נקבוביים 3D. הגמישות של שיטת ייצור זו מאפשרת הניצול של חומרי תרמופלסטיים שונים וnanofillers כדי להשיג מגוון רחב של מוצרי nanocomposite חיזקו 3D הפונקציונלי מקרוסקופית.

ייצור של Nanocomposites microstructured תלת ממדי באמצעות Microfluidic הסתננות

אנו מדווחים על פרוטוקולים ל"פילמור" סוגים שונים של ננו-חלקיקי מתכת עטופים בפולימר לשרשראות ארוכות של "הומו-" ו"קו-פולימרים".

באמצעות Polystyrene-<em&gt; בלוק</em&gt; -poly (חומצה אקרילית) -coated מתכת חלקיקים כמו מונומרים להומו- ושיתוף פילמור

מוצגת שיטה לפונקציונליזציה של ננו-צינורות פחמן עם שכבות אנקפסולציה פולימריות הניתנות לכוונון מבנה ואפיון מבני באמצעות פיזור נויטרונים בזווית קטנה.

Functionalization של ננו-צינורות פחמן חד-דופנות עם קופולימרים לחסום Thermo-הפיך אפיון על ידי פיזור קטן זווית ניוטרון

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להכין ולדמיין מבנים משניים (כגון סיבים, ארכיטקטורות טבעתיות, ו-תחומי ננו) נגזרים polycarbodiimides סליל. מורפולוגיה מאופיין הן במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) הוצגה תלוי המבנה המולקולרי, ריכוז, ואת ממס של בחירה.

מורפולוגיה הרכבה עצמיות המתקבלות סליל Polycarbodiimide קופולימרים ונגזר triazole שלהם

מיקרוסקופ אלקטרונים סורק בלחץ נמוך בסביבת אדי מים משמש לעיבוד תכונות בקנה מידה ננומטרי למיקרו ביערות ננו-צינורות פחמן.

כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

הציג היא שיטה קלה ליצור ננו-micro מבני multiscale, תפקודי משטחים, על-ידי צבירה nanofibers מפוברק באמצעות מסנן אנודי אלומיניום אוקסיד.

מבנים multiscale המצטברים על-ידי Nanofibers המוטבע על תפקודי משטחים

הרכבה עצמית מונחית התגבשות (CDSA) מציגה את היכולת הייחודית לייצור מבנים ננו-רובוטים של הפצות באורך צר. הטבעת האורגניטיבית פותחת את הε-הקרניים והרחבות השרשרת העוקבות של מתיל מתיונין ו- n, מומחש n-dimethyl תיל אקרילאמיד. פרוטוקול CDSA חי אשר מייצרת גלילים של עד 500 ננומטר באורך מחולקת לרוחב.

סינתזה של חלקיקים מונוטהתפזר גלילי באמצעות התגבשות עצמית מונחה-הרכבה של סופולימרים מתכלים לחסום

פרוטוקול לסינתזה ואפיון של חד-שכבות מסגרת מתכתית-אורגנית בהרכבה עצמית מסופק באמצעות גבישי מסגרת מתכת-אורגנית (MOF) מושתלים פולימריים. ההליך מראה כי חלקיקי MOF מושתלים פולימריים ניתנים להרכבה עצמית בממשק אוויר-מים וכתוצאה מכך נוצרים מבנים חד-שכבתיים בנויים היטב, העומדים בפני עצמם, כפי שמעידה הדמיית מיקרוסקופ אלקטרונים סורק.

סינתזה ואפיון של חד-שכבות מסגרת מתכת-אורגנית בהרכבה עצמית באמצעות חלקיקים מצופים פולימר

למדו שיטה לחיבור פוליסטירן לננו-צינורות פחמן רב-דפניים לשיפור תכונות פני השטח ותאימות לפולימרים תרמופלסטיים. הטכניקה מאפשרת הרכבה עצמית אנאיזוטרופית ויישומים תעשייתיים.

הרכבה Multiwalled פחמן עם פוליסטירן כדי לאפשר הרכבה עצמית, Patchiness אנאיזוטרופי

גלה סרטונים נוספים