|
Introduction
Mexanik mustahkamlik, issiqlikka chidamlilik va o'tkazuvchanlik [1,2] kabi turli xususiyatlarning yaxshilanishi tufayli nanokompozitlar toza polimerlar va an'anaviy kompozitlarga yangi alternativ sifatida paydo bo'ldi. Nanokompozitlarga optik va piezoelektrik xususiyatlar kabi o'ziga xos xususiyatlarni berish uchun tobora ko'proq yangi nanozarrachalar sintez qilinmoqda [3,4]. Biroq, nozik zarrachalarni polimer matritsasiga bir hil tarzda tarqatish, bu nanofiller-polimerning potentsial yuqori interfeys maydonidan to'liq foydalanish imkonini beradi, hali ham muammo bo'lib qolmoqda. Nanokompozitning shaffofligi va past sirt pürüzlülüğünü ta'minlash uchun, ayniqsa optik ilovalar uchun yagona nanodi-spersiya muhim ahamiyatga ega. Dispersiya sifati etarli bo'lganda, shaffof yoki shaffof materiallarning mexanik xususiyatlarini tavsiflash uchun Brillouin spektroskopiyasi kabi diffuziyali yorug'lik spektroskopiyasidan foydalanish mumkin [4]. Suyuqliklar yoki polimerlardagi nanozarrachalar fizikasini o'rganish uchun ayniqsa foydali bo'lgan bunday texnika uchun namunalarning talab qilinadigan o'lchami dinamik mexanik tahlil (DMA) yoki an'anaviy mexanik tahlil kabi keng tarqalgan usullardan sezilarli darajada kichikroqdir. testlar [6,7].
Zarrachalarning yopishishi to'g'ridan-to'g'ri aloqada bo'lgan sirt va maydon kuchlari (van der Vaals, elektrostatik va magnit kuchlar), zarrachalar sirtlari orasidagi material ko'prigi (suyuq va qattiq ko'priklar, flokulyatsiyalar) va o'zaro bog'lanish (makromolekulyar va zarrachalar shakli ta'sirida) tufayli yuzaga keladi. ]. Sintez jarayonida katta klasterlar (aglomeratlar va agregatlar) hosil bo'lgach, ularni birlamchi zarrachalarga qaytarish juda qiyin. Agregatlar kristallanish, sinterlash, quritish va nam granulyatsiya kabi turli jarayonlarda qattiq ko'priklar orqali bir-biriga bog'langan birlamchi zarrachalarning kondensatsiyalangan tuzilmalari deb ta'riflanadi [9]. Aglomeratlar atamasi birlamchi tarkibiy qismlarga ajratilishi mumkin bo'lgan yumshoqroq va ochiqroq tuzilmalarga tegishli. Hozirgi vaqtda ultratovush nanozarrachalarni to'pni frezalash [10], rotor-stator tizimlari [11] va yuqori bosimli nozul [12] kabi boshqa dispersiya usullari bilan solishtirganda suspenziyalarda bir hil tarzda tarqatishning samarali usuli sifatida yaxshi tanilgan. Ommaviy axborot vositalaridagi ultratovush dispersiya mexanizmi akustik kavitatsiyani (ko'piklarning shakllanishi, o'sishi va portlashi, natijada aglomeratlarning yorilishi) va akustik oqimni o'z ichiga oladi - xaotik aralashtirishni keltirib chiqaradi. Shuni ta'kidlash kerakki, zarrachalarning yopishishi (ayniqsa, van-der-Vaals kuchlari) zarrachalar hajmi kamayganda ortadi. Agar suspenziya reaglomeratsiyaga nisbatan etarlicha barqarorlashtirilmasa, nanozarralar ultratovushdan (AQSh) keyin qisqa vaqt ichida bir necha yuz nanometrli klasterlarga qayta to'planishi mumkin. Stabilizatsiya elektrostatik, sterik va elektrosterik ta'sirlar bilan amalga oshirilishi mumkin.
Suvli eritmalarda katta konsentratsiyalarda nanozarrachalarning ultratovush dispersiyasi bo'yicha ko'plab nashrlarga qaramay, past konsentratsiyali suspenziyalarda nanozarrachalarning deaglomeratsiyasi haqida nisbatan kam ma'lumotlar mavjud. Bundan tashqari, poli(etilen oksidi) (PEO), poli(vinil spirt) (PVA) kabi suvda eruvchan polimerlarga asoslangan nanokompozitlar bevosita nanozarrachalarning suvli suspenziyalaridan tayyorlanishi mumkin. Organik qatlamlar bilan noorganik nanozarrachalarni inkapsulyatsiya qilish ham nano-kompozitlar sinteziga olib keladigan qiziqarli tadqiqot mavzularidan biridir. Nanozarrachalarning polimerlar va suvsiz erituvchilar bilan mosligini nanozarrachalar yuzasiga sirt faol moddalarni, xususan polimerlarni adsorbsiyalash orqali yaxshilash mumkin. Ushbu tadqiqotda biz, masalan, PVA uchun namunaviy muhitga mos keladigan protik qutbli erituvchida nanozarrachalarning tarqalishi ustida ishladik.
Yuqori sifatli materiallarni ishlab chiqarish uchun odatda suspenziyadagi eng kichik klasterlarning tarqalishi kutiladi. Odatda, nanokompozitlar juda kam miqdordagi nano o'lchamdagi plomba moddalarini o'z ichiga oladi, ammo bu konsentratsiya oralig'ida suspenziyadagi nanozarrachalarning deaglomeratsiyasi haqida nisbatan kam ma'lumotlar mavjud. Ushbu ishning maqsadi suvli suspenziyadagi alyuminiy oksidi nanozarrachalarining past konsentratsiyasini ultratovush deaglomeratsiyasiga vaqt, quvvat va nurlanish rejimlari (uzluksiz, impuls) kabi asosiy jarayon parametrlarining ta'sirini o'rganishdir. Elektrostatik repulsiyani (pH, ion kuchidan foydalangan holda), sterik to'siqni (sirt-aktiv moddalar) va elektrosterik stabilizatsiyani (polielektrolitlar) kuchaytirishning klaster hajmiga ta'siri ham o'rganiladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
