بهبود عامل دار کردن نانولوله های کربنی با استفاده از عملیات اختلاط

نانولوله های کربنی دارای خواص گرمایی، الکتریکی و مکانیکی منحصر بفردی هستند. اما به واسطه وجود نیروی واندروالس قوی بین لایه های نانولوله های کربنی، کمتر استفاده می شوند. چرا که نیروی واندروالس باعث عدم پراکندگی و واکنش پذیری کم نانولوله های کربنی با سایر مواد می گردد. برای پراکندگی بیشتر نانولوله ها در سوسپانسیون، از فرآیند عامل دار کردن استفاده شده،چرا که این روش عملکرد موثری در افزایش پراکندگی نانولوله ها دارد. در فرآیند عامل دار کردن، نانولوله های کربنیبا نزدیک شدن به هم، تشکیل کلوخه داده و در سوسپانسیون ته نشین می شوند. بنابراین می توان پایین بودن درجه عامل دار شدن نانولوله های کربنی را مرتبط با کلوخه شدن نانولوله ها دانست. در این پژوهش برای حل این مشکل سعی شد تا با برقراری عملیات اختلاط در مرحله وقوع واکنش، از تشکیل کلوخه ها جلوگیری کرد. در این پژوهش، برای تعیین میزان عامل دار شدن نانولوله های کربنی از تیتراسیون و برای بررسی پراکندگی آنها در سوسپانسیون از آنالیزهای مبتنی بر رسانایی استفاده شد. برای ایجاد عملیات اختلاط، دو روش تزریق گاز و سرعت پروانه به کار گرفته شد. مطابق نتایج، با افزایش شدت جریان گاز و سرعت پروانه، درجه عامل دار شدن نانولوله های کربنی بصورت یکسان افزایش یافت. چرا که افزایش دبی گاز و سرعت پروانه، هر دو باعث افزایش سطح تماس نانولوله ها با گروه های عاملی شده و درنتیجه سرعت واکنش افزایش خواهد یافت. به نظر می رسد که عملیات اختلاط بر نیروی ذره- ذره بین نانولوله ها غلبه کرده و باعث کاهش تشکیل کلوخه ها می گردد. همچنین با افزایش کسر جرمی نانولوله کربنی در فرآیند عامل دار کردن، در ابتدا درجه عامل دار شدن افزایش یافته و سپس روند نزولی خواهد داشت. می توان گفت که افزایش کسر جرمی در ابتدا باعث افزایش اتصالات مطلوب شده، اما به تدریج این افزایش کسر جرمی به اتصالات نامناسب نانولوله ها منجر شده و باعث کاهش درجه عامل دار شدن می شود. برای بررسی پراکندگی نانولوله های عامل دار شده در سوسپانسیون، پارامترهای نیمه عمر رسانایی، رسانایی بی نهایت، عدد یکنواختی و میزان پراکنش معرفی شدند. مشخص شد که پارامترهای رسانایی نهایی بعد واکنش، رسانایی بی نهایت، نیمه عمر رسانایی، عدد یکنواختی دراز مدت ، میزان پراکنش دراز مدت و همچنین درجه عامل دار شدن رابطه مستقیم و خطی دارند. بنابراین با ارتباط مطلوبی که بین این پارامترها بدست آمد، می توان تا حدودی از آنها به جای هم استفاده کرد.