Ей там! Аз съм доставчик на Tetraethoxysilane и днес ще ви преведа през процеса на използване на Tetraethoxysilane за производство на нановолокна. Нанофибри имат някои доста невероятни свойства и се използват в цял куп индустрии, от филтрация до тъканно инженерство. И Tetraethoxysilane, добре, това е ключов играч в създаването на тези малки, но мощни влакна.
Първо, нека поговорим малко за това какво е тетратоксисилан. Можете да проверите повече подробности за товаТетратоксисилан. Това е безцветна течност, която често се използва в геловите процеси на SOL. Казано по -просто, това е силиций, съдържащ съединение, което може да се използва за образуване на материали, базирани на силиций, като тези, от които се нуждаем за нановолокна.
Стъпка 1: Подготовка на разтвора на предшественика
Първата стъпка в използването на тетратоксисилан за приготвяне на нановолокна е да се подготви прекурсорният разтвор. Започвате с смесването на тетратоксисилан с разтворител, обикновено алкохол като етанол. Алкохолът помага за разтварянето на тетратоксисилана, а също така играе роля в реакциите на хидролиза и кондензация, които ще се случат по -късно.
Също така трябва да добавите катализатор, за да ускорите реакциите. Като катализатор може да се използва киселина или основа. Например, солната киселина или амоняк може да свърши работата. Количеството катализатор, който добавяте, е от решаващо значение, защото засяга скоростта на реакцията и свойствата на крайните нановолокна.
В допълнение към разтворителя и катализатора, може да искате да добавите някои други добавки. Това могат да бъдат полимери като поливинилпиролидон (PVP) или полиетилен оксид (PEO). Тези полимери помагат да се подобри въртящата се разтвора. Това означава, че те улесняват привличането на разтвора във влакна.
Стъпка 2: Реакции на хидролиза и кондензация
След като разтворът на прекурсора е готов, започват да се осъществяват хидролизата и кондензационните реакции. Хидролизата е, когато водата реагира с тетратоксисилановите молекули. Етокси групите (-oc₂h₅) на тетратоксисилана се заменят от хидроксилни групи (-OH). Тази реакция обикновено се катализира от киселината или основата, която сте добавили по -рано.
След хидролизата се появява кондензационната реакция. По време на кондензация, хидроксилните групи върху различни силиций - съдържащи молекули реагират помежду си, за да образуват силициев - кислород - силиций (Si - O - Si) връзки. Този процес води до образуването на SOL, който е колоидна суспензия на твърди частици в течност.
Докато реакциите продължават, SOL постепенно се превръща в гел. Гелът е три -размерена мрежа от силициеви кислородни връзки с разтворител, хванат вътре. Свойствата на гела, като неговия вискозитет и еластичност, зависят от реакционните условия, като времето на реакция, температурата и концентрацията на реагентите.
Стъпка 3: Електроразход
Сега е време да превърнем този гел в нановолокна и ние правим това чрез процес, наречен електроспиниране. Електроразпръскването е техника, която използва електрическо поле, за да изтегли струя на прекурсорния разтвор или гел от спринцовка или спинерет.
Ето как работи. Поставяте разтвора на прекурсора или гел в спринцовка с малка игла в края. Спринцовката е свързана с захранване с високо напрежение. От другата страна има колекционер, който обикновено е заземена метална плоча или въртящ се барабан.
Когато включите захранването, между иглата и колектора се създава електрическо поле. Електрическото поле причинява повърхността на разтвора на върха на иглата, за да се деформира във форма на конуса, наречена конус на Тейлър. След като електрическото поле е достатъчно силно, струята на разтвора се изхвърля от конуса на Тейлър и пътува към колектора.
Докато струята пътува във въздуха, разтворителят се изпарява и полимерните вериги в разтвора започват да се втвърдяват. Jet претърпява разтягане и изтъняване и в крайна сметка нановолокна се отлагат върху колектора. Диаметърът на нановолоклетите може да бъде контролиран чрез регулиране на параметрите на процеса, като напрежението, скоростта на потока на разтвора и разстоянието между иглата и колектора.
Стъпка 4: Пост - Лечение
След електроразпръскване, нано влакната обикновено се нуждаят от някакво след третиране. Една често срещана след лечението е топлинната обработка. Нагряването на нановолокна при висока температура може да премахне всички останали разтворители и органични добавки. Освен това помага за по -нататъшното укрепване на връзките Si - O - Si в нановолокна, подобряване на техните механични свойства.
Друг вариант за след лечение е модификация на повърхността. Можете да промените повърхността на нановолоклетите, за да им дадете конкретни свойства. Например, можете да покриете нановолоклетите с други материали или да ги функционирате с химически групи. Това може да бъде полезно, ако искате нановолокна да имат по -добра адхезия, биосъвместимост или други свойства за специфични приложения.
Приложения на нано влакна, направени от тетратоксисилан
Нанофибри, направени от тетратоксисилан, имат широк спектър от приложения. В областта на филтрацията те могат да се използват за направата на филтри за въздух и вода с висока ефективност. Малкият диаметър на нановолоклетите им позволява да улавят малки частици и замърсители.
В тъканното инженерство тези нановолокна могат да се използват като скелета за растеж на клетките. Тяхното високо съотношение на обема на повърхността - към - и порестата структура осигуряват добра среда за прикрепване, растеж и диференциране на клетките.
Те могат да се използват и при производството на сензори. Уникалните свойства на нановолоклетите на силиций ги правят чувствителни към промените в околната среда, като промени в температурата, влажността или наличието на определени химикали.
Други силанови съединения в производството на нанофибър
Докато Tetraethoxysilane е популярен избор за приготвяне на нановолокна, има и други силанови съединения, които също могат да се използват. Например,Виниметилтриметоксисилани3 - Глицидоксипропилтриметоксисилан. Тези съединения могат да се използват самостоятелно или в комбинация с тетратоксисилан за промяна на свойствата на нановолокна.
Виниметилтриметоксисиланът има винилова група, която може да се използва за допълнителни химични реакции, което позволява функционализацията на нановолокна. 3 - Глицидоксипропилтриметоксисилан има епоксидна група, която може да реагира с други молекули за подобряване на адхезията и механичните свойства на нано влакната.
Опаковане и посягане
Е, това е процесът на използване на тетратоксисилан за производство на нановолокна накратко. Това е завладяващ процес, който съчетава химия, материали и инженерство. Ако се интересувате от използване на тетратоксисилан или други силанови съединения за вашето производство на нанофибър, ще се радвам да разговарям с вас. Независимо дали сте в научни изследвания и разработки или в голямо мащабно производство, мога да ви предоставя продукти с високо качество и техническа поддръжка. Просто се свържете с мен и можем да започнем дискусия за вашите специфични нужди.
ЛИТЕРАТУРА
- Li, D., & Xia, Y. (2004). Електроразход на нановолокна: Преоткриване на колелото? Усъвършенствани материали, 16 (14), 1151 - 1170.
- Brinker, CJ, & Scherer, GW (1990). SOL - GEL Science: Физиката и химията на обработката на гел - гел. Академична преса.
- Huang, ZM, Zhang, YZ, Kotaki, M., & Ramakrishna, S. (2003). Преглед на полимерните нановолокна чрез електроспиниране и техните приложения в нанокомпозити. Composites Science and Technology, 63 (15), 2223 - 2253.