Диспергирование углеродных нанотрубок в водных растворах анионного поверхностно-активного вещества SDBS с использованием ультразвука: роль энергии ультразвукового воздействия

Ультразвуковое воздействие является эффективным методом диспергирования углеродных нанотрубок (УНТ) и повышения их растворимости, что необходимо для применения УНТ, особенно в биохимической и биомедицинской областях. В настоящем исследовании были проведены эксперименты периодического действия для оценки роли энергии ультразвукового воздействия в диспергировании УНТ в присутствии широко используемого анионного поверхностно-активного вещества — додецилбензолсульфоната натрия (SDBS). Было установлено, что концентрация диспергированных УНТ в растворе SDBS зависела от энергии ультразвукового воздействия, но не от продолжительности озвучивания или выходной мощности ультразвукового диспергатора, взятых по отдельности. Количество диспергированных УНТ положительно коррелировало с концентрациями SDBS и УНТ, а также с длиной УНТ. При относительно низких значениях энергии ультразвукового воздействия наблюдалось увеличение содержания кислородсодержащих функциональных групп на диспергированных УНТ. Оптимальная энергия, то есть минимальная энергия, подводимая ультразвуком для достижения насыщенной суспензии диспергированных УНТ в растворе SDBS, зависела от диаметра УНТ вследствие более сильных ван-дер-ваальсовых (vdW) сил между трубками меньшего диаметра. Для значений оптимальной энергии в зависимости от внешнего диаметра УНТ была построена экспоненциально затухающая кривая, позволяющая определить энергию, необходимую для диспергирования УНТ.