碳纳米管的新型超声波分散体

概要：

双超声波源已被证明可以显着提高碳纳米管的分散效率。分散流体的热测量仅显示与两个超声波源的功率水平相称的温升；这是通过基于波浪叠加原理的统计能量分析 (SEA) 预测来验证的。在本文中，已经提出了非线性波谐振概念，以包含对色散性能的显着提高，更具体地说，是间歇性混沌的影响。做出这样的假设是因为压力波模式之间的相似性在双超声系统和带有交流电场的滑动电荷密度波中，它被认为表现出间歇性行为。

介绍：

纳米级材料（例如碳纳米管 (CNT)）的分散已变得依赖于超声波方法。即使使用化学分散剂，也需要提供这些试剂到材料表面的途径。由于相对较大的表面积与体积比以及超声波的作用范围，通常需要超声波分散方法将纳米尺寸的材料分散在液体中。在正常的分散运行中，超声处理需要 12-36 小时才能合理地将高压一氧化碳型（或 HiPco）单壁 CNT（或 SWCNT）分散在适当的溶剂中。

使用新型双声波超声分散系统，分散时间减少到 1-230 分钟的批次，据信这会在流体系统内产生间歇性运动，似乎以孤立波（或孤子）的形式穿过流体。

双声波系统的使用不仅有利于缩短处理时间。它允许在水浴中使用超声探头，而不是将其浸入分散 SWCNT 的流体中；因此，也降低了 CNT 纤维断裂的可能性。可以利用这种分散时间减少的其他分散系统包括超声波清洗、超声波反应等。

这项工作还涉及使用统计能量分析 (SEA) 方法应用于超声波振动的动态和能量流建模。此外，这项工作深入研究了超声空化非线性动力学的基本方面，应用于纳米材料在流体中的分散。特别是，我们调查了在涉及 CNT 的初步实验中观察到的加速分散的根本原因，我们认为这是基于间歇性混沌。

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