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Nanomaterials et Technologie de Dispersion
par Professeur Shlomo Magdassi Professeur Shlomo Magdassi, Institut de Chimie, Institut de Casali de Chimie Appliquée, Le Centre pour Nanoscience et Nanotechnologie, L'Université Hébreue de Jérusalem, Jérusalem, Israël Auteur Correspondant : email@example.com L'Utilisation des nanomaterials exige très souvent de leur dispersion dans liquides variés, afin d'activer les encastrer homogène dans un dispositif ou dans un produit liquide final. Par exemple, l'application des nanoparticles ou des nanotubes métalliques de carbone dans l'électronique estampée est habituellement basée sur mettre une dispersion des nanomaterials sur les substrats variés, alors que le matériau est maintenu dans sa forme non-totalisée. Puisque la plupart des dispersions des nanomaterials ne sont pas thermodynamiquement gamme de produits et ne représentent pas une condition métastable par rapport au matériau en vrac, l'agglomération et la coagulation de ces matériaux tendent à se produire spontanément. La force d'entraînement de la totalisation est l'interaction entre les particules ou les nanotubes. Par exemple, tout en dispersant le carbone des nanotubes (CNT) dans l'eau, l'attraction de Waals de der de fourgon est si intense qu'il évite la dispersion de CNTs individuel et, en conséquence, seulement les paquets sont présents dans le liquide. Suivant les indications du chiffre 1a, ces paquets déposent éventuellement, évidemment rendant la dispersion inutile dans applications variées, comme ceux basés sur des couches. Généralement l'obtention des dispersions de la poudre des nanomaterials exige l'utilisation des outils de chimie de colloïdes, et peut être divisée en trois stades : 1. mouillage de la poudre avec le liquide, 2. brisant les agglomérats des nanomaterials en appliquant les forces de cisaillement élevées, et 3. stabilisant par les agents de dispersion correcte. Si la synthèse des nanomaterials a comme conséquence une dispersion liquide du matériau, sans passer par le stade de séchage, seulement le stade avancé est d'importance. Le Mouillage des poudres peut être réalisé par une sélection correcte du liquide de dispersion, ou par l'ajout d'un agent mouillant. Des forces de cisaillement Élevées peuvent être obtenues par l'instrumentation correcte, telle que des sonicators, des homogénisateurs à haute pression, et des fraises de petit programme. La Stabilisation des nanomaterials dans les dispersions est réalisée en ajoutant les agents de dispersion, qui augmentent le barrage d'énergie pour la totalisation, de ce fait fournissant leur stabilité cinétique1. Puisque la stabilité des nanomaterials est régie par le reste des interactions variées, telles que l'attraction de van der Waals et la répulsion électrique et stérique, l'élan optimal pour obtenir les dispersions stables est à l'aide des stabilisateurs qui ont des groupes avec l'affinité sur la surface des particules, et des groupes qui fournit la stabilisation électro-stérique. L'utilisation de l'agent correcte de dispersion peut mener à la formation des dispersions stables, de ce type de CNT présenté dans la Figue 1B. Le Schéma 1. dispersion Instable de (a) et de gamme de produits (b) de paroi multi CNTs Le Bilan de la qualité de dispersion présente également des défis, particulièrement pour les nanomaterials qui ne sont pas les nanoparticles sphériques simples. Nous avons récent rendu compte2 d'un procédé rapide et simple pour produire des dispersions MWCNTs à l'aide d'un procédé à haute pression d'homogénéisation (HPH)4, et d'une méthode simple d'évaluation pour des dispersions de CNT par analyse de sédimentation centrifuge. Beaucoup de nanomaterials sont produits par les procédés « de chimie mouillée ». Dans ce cas l'agent stabilisant peut être présent pendant la synthèse de nanoparticles, ou même soit l'un des réactifs, comme dans la formation des nanoparticles d'or, alors que l'acide citrique d'agent réducteur, fournit également la stabilisation électrostatique. Cependant, comme nous avons trouvé dans beaucoup de projets de recherche, une telle stabilisation n'est pas suffisante pour les dispersions stabilisantes contenant les nanoparticles métalliques à la forte concentration, et afin de réaliser ceci, un stabilisateur stérique ou electrosteric est exigé3. Un Tel stabilisateur est un sel acide polyacrilic de sodium, que nous avons utilisé en obtenant des dispersions d'argent, de cuivre et de nanoparticles de Cu@Ag noyau-SHELL3-7. Avoir les dispersions stables de ces nanoparticles métalliques, activées nous pour les utiliser dans l'impression de jet d'encre des configurations conductrices a composé (Figue 2a), dans les Tags RFID (Fig2b) et dans des plusieurs dispositifs électro-luminescents. Le Schéma 2. Une couche estampée composée de nanoparticles et de jet d'encre argentés attentivement bourrés a estampé l'antenne de RFID. Une Autre zone dans laquelle la dispersion des nanomaterials est d'importance élevée est des systèmes de distribution de médicament. L'utilisation Correcte des agents de dispersion dans les dispersions des nanoparticles organiques peut mener à la dissolution améliorée et, ainsi, à la biodisponibilité améliorée. Elle peut même éviter la cristallisation des nanomaterials, comme nous avons récent expliqué pour plusieurs matériaux actifs8,9. En conclusion, comprenant la stabilisation des mécanismes des systèmes colloïdaux est de l'importance extrême en employant des nanomaterials en science des matériaux, ainsi que dans beaucoup d'applications. Références 1. Kamyshny, A. ; Magdassi, S. Dans la Structure et les Propriétés Fonctionnelles des Systèmes Colloïdaux (Ressac. Sci. Numéro, V. 147) ; Starov, V., Ed. ; Presse de CENTRE DE DÉTECTION ET DE CONTRÔLE : Boca York, 2010 Raton-Londres-Neuf (en cours d'impression). 2. Azoubel, S. ; Magdassi, S. Carbon 48, en cours d'impression (2010). 3. Kamyshny, A. ; Ben-Moshe, M. ; Aviezer, S. ; Magdassi, S. Macromol. Rapide. Communn, 26, 281. (2005). 4. Grouchko, M. ; Kamyshny, A. ; Magdassi, S.J. Mater. Chim., 19, 3057 (2009). 5. Magdassi, S. ; Grouchko, M. ; Berezin, O. ; et Kamyshny, A. ; Nano d'ACS, 4, 1943-1948 (2010). 6. Layani, M. , Grouchko M., Millo O., Azulay D. ; Balberg I. ; Magdassi S., NANO d'ACS, 11,3537-3542 (2009). 7. Grouchko, M. ; Kamyshny, A. ; Ben-Ami, K. ; Magdassi, S., J. Nanopart. Recherche. 11, 713-716 (2009). 8. Margulis-Goshen, K. ; Magdassi, S. ; Nanomedicine, 5,274-281 (2009). 9. Margulis-Goshen, K. ; Donio (Netivi) H. ; Commandant, D.T. ; Gradzielski, M. ; Raviv, U. ; Magdassi, S. ; J. Surface Adjacente Colloïdale Sci., 342,283-292 (2010). Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Shlomo Magdassi (L'Université Hébreue de Jérusalem)
Shlomo Magdassi