仕事の非給料の部分は、オーストラリア連邦によって資金提供されました。デラウェア大学の著者は、米国国立科学財団の支援を感謝しています（グラント＃1254540、Dr. Mary Toney、プログラムディレクター）。著者らは、電気泳動析出測定の助けを借りてMark Fitzgerald氏に感謝します。

1.超音波オゾン分解によるCNTとGNPの機能化<ol><li> HEPAフィルターを装備したフューム鍋のグローブボックスにナノ材料を計量する。所望の量のナノ材料をビーカーに計量する。ボトルに移し、1g / Lになるように超純水を加える。 </li><li>ボトルを蓋でシールする。 CNTsまたはGNPsを分散させるために、標準的な超音波浴（材料リスト;周波数：〜43±2kHz;出力：60W）中で超音波処理する。 注意：注意。上記の労働安全衛生通知を参照してください。 </li><li>磁気攪拌棒を入れたリアクターフラスコにナノ材料懸濁液を注意深く注ぎます。オゾンおよび超音波ホーンの入口および出口用の十分なポートを備えた反応フラスコの蓋を取り付けます。これを攪拌プレートに置き、ダイヤルを調整して磁気攪拌器をオンにして、CNTが懸濁液から落ち着かないようにします。 </li><li>超音波ホーンを超音波セルに組み込み、ホーンが点検する先端は良好な状態です。 図1を参照してください。 </li></ol><img alt="図1" src="/files/ftp_upload/55614/55614fig1.jpg" /> 図1：超音波オゾン分解システム。この概略図は、超音波オゾン分解システムの様々な要素をどのように接続するかを示しています。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55614/55614fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <ol start="5"><li>反応器、超音波セル、および蠕動ポンプを接続するには、シリコンチューブを使用してください。 図1を参照してください。 </li><li>反応器にオゾンバブラーを挿入し、オゾン発生器に接続します。 注意：注意。上記の労働安全衛生通知を参照してください。 </li><li> 再循環液体クーラーユニットを冷却コイル（リアクターを冷却するため）および超音波セル冷却ジャケットに接続します。スイッチをフリップさせて再循環液体冷却材をオンにするオゾン反応器および超音波電池を冷却する。冷却液が超音波セルと反応器冷却浴の両方を通って流れることを確認する。 <ol><li>超音波ホーンコントロールユニットに接続された熱電対を使用して、リアクタの温度を測定します。システムが5℃に冷却されるまで待ちます。 </li></ol></li><li> CNTを含む反応フラスコを所定の位置に置く。オゾンディフューザーを反応フラスコの底に挿入し、完全に水没させる。超音波セルへの出口チューブが分散液の表面から少なくとも25 mm下に沈められていることを確認します。 <ol><li>蠕動ポンプ操作の場合と同じシリコーンチューブを使用して、反応器からオゾン破壊ユニットに出口チューブを接続します。オゾン破壊装置の出口側に水バブラーを使用することは任意であるが、残留オゾンを捕捉するのに役立ち、オゾン発生装置が接続され正しく作動していることを示す。 </li></ol></li><li>オゾン発生器への酸素供給をオンにし、バルブを調整して、オゾン発生器を通して0.5L /分の流量を達成する。 </li><li>スイッチを裏返してオゾン発生器の電源を入れます。ポンピングまたは超音波処理を開始する前に30〜60分間実行します。 </li><li> 蠕動ポンプをオンにし、ポンプダイヤルを約5または6の設定にして0.67 Hzに調整し、CNT分散液がセル全体に均等に流れるようにします。 <ol><li>超音波ホーンをオンにし、この値を手動操作メニューの制御モジュールに入力して、電源を60 Wに調整します。 </li><li>最初の起動時には、振幅設定をゆっくりとランプアップして、60 Wの希望の電力出力を達成してください。 注：超音波ホーンは20 kHzで動作します。振幅設定と電力設定は通常は同じ値ですが、最初の起動時には振幅設定をゆっくりと増加させて欲求を達成する必要がありますdの出力60Wを出力します。 </li></ol></li><li>安定したポンピングと超音波ホーンの動作を保証するために、超音波処理プロセスを少なくとも30分間観察します。 </li><li>蠕動ポンプ機構と直接接触している可撓性チューブを監視して摩耗させます。少なくとも2時間おきにチューブの位置を調整して、チューブが完全性を保つようにしてください。個別のカーボンナノマテリアル処理の実行ごとにチューブを交換してください。 </li><li> 目的のUSO処理時間が経過したら、スイッチを押してオゾン発生器、ソニケーター、およびポンプをオフにします。カーボンナノ材料分散液が、電気泳動堆積における後の使用のために密閉された容器に移される準備が整うまで攪拌を維持する。 <ol><li>分散液を移す前に約1時間待って、溶液中のオゾンを分解させます。 </li></ol></li><li> USO処理の24時間以内に電気泳動を行わない場合は、ナノ物質分散液を再び超音波処理して粒子数を最小化する分散から沈殿する。カーボンナノ材料分散液のボトルに音波ホーンを挿入し、使用前に30分間超音波処理する（上記のように）。 </li></ol> 2.電気泳動<ol><li> 0.2 mmのシート材料から、60 mm（L）x 25 mm（W）の3本のステンレススチール電極を準備します。 <ol><li>超純水を潤滑剤として使用して、P1000酸化アルミニウムサンドペーパーを使用して電極を磨耗させます。磨耗後、電極を超音波洗浄槽に入れ、超純水で10分間洗浄します。 </li></ol></li><li> 100℃のクリーンオーブンに陽極析出に使用する電極を置き、10分間乾燥させます。電極をデシケータに移動し、冷却させます。電極を4桁の分析天びんに秤量する。 </li><li>コーティングされていない重量をグラム単位で小数点以下4桁まで記録する。残りの2つの電極を乾燥させ、デシケータに保管してdeポジション。 </li><li>小さなバイスおよび10mmの非導電性プラスチックスペーサのような適切な締め付け装置（ 図2参照）を使用して、外部電極をカソードとして使用し、内部電極をアノードとして使用して電極を組み立てる。 </li></ol><img alt="図2" src="/files/ftp_upload/55614/55614fig2.jpg" /> 図2：電気泳動デポジションセル。この概略図は、電気泳動堆積セルの構成を示す。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55614/55614fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <ol start="5"><li>カーボンナノ材料分散液35mLを50mLビーカーに移す。 </li><li>レトルトスタンドにステンレススチール電極固定具を置き、電極をビーカーの完全な深さまでゆっくりと下ろします。 DC電源のプラス端子をセントラルステンレススチールのアノードに接続しますde。 DC電源の負端子を外部陰極に接続します。リード線を使用して2本の外側陰極をワニ口クリップで接続します。 </li><li>正確な電流測定が必要な場合は、電源ユニットと電極と直列にマルチメータを接続して、デポジション中のモニタリングを可能にしてください。 </li><li> DC電源の現在の設定値を最大電流（公称2A）に調整し、次に電圧を必要な値に調整して電源装置の出力がオフになっていることを確認します。ストップウォッチを準備し、必要なコーティング時間の間電源を入れます。 </li><li>典型的なコーティング実験では、電圧を10Vに調整し、コーティング時間は1〜15分の範囲で調整します。 DC電源を切ってから、電極が分散液からゆっくりと持ち上げられ、フィルムが乱されないことを確認します。 </li><li> 電極から端子を外し、電極を水平方向tにゆっくりと反転させる陽極上のフィルムを均一に乾燥させる。室温でフィルムから水分が蒸発した後、電極固定具を分解し、アノードを100℃のオーブンに入れて1時間乾燥させます。 <ol><li>フィルムがどの表面にも直接接触しないように、アノードをクランプしてオーブンに吊します。 </li></ol></li><li>デシケータにフィルムでコーティングされたアノードを置き、それを冷却させ、次に4桁の分析天秤で計量する。重量を小数点以下4桁まで記録します。被覆されていない陽極の重量を引いて、堆積した膜の質量を決定する。 </li><li>コーティングされたアノードを撮影する。適切な画像処理パッケージを使用して、堆積したフィルムの面積を正確に測定する。質量と面積を使用してフィルムの面密度をmg / cm 2単位で記録します。 </li><li>カーボンナノ材料のステンレス上への析出速度を決定するのに必要な各析出時間に対してコーティングおよび秤量工程を繰り返す使用されている特定の磁界の強さを測定する。 </li></ol> 3.化学的特性 - X線光電子分光法（XPS） 15 <ol><li> XPS分析のための試料を調製するために、水性CNT分散液を元の1g / L分散液からドロップキャストする。 <ol><li>ピペットを用いて、分散液の液滴をステンレススチールディスク上に堆積させ、室温で乾燥させる。ディスク上に厚さ約2μmの均一に厚いCNTコーティングが観察されるまで、このプロセスを繰り返す。両面導電テープを使用してステンレススチールディスクをサンプルスタブにマウントします。 </li></ol></li><li>試料を試料導入チャンバーに挿入し、主分析チャンバーに移す前に5×10-7Torrの真空まで排気する。試料を位置決めして分析を行う前に、主チャンバーの圧力が5 x 10 -9 Torrに達するまで待ちます。 </li><li> にXPS測定の一般的な操作条件に従うには、150Wで動作する単色のAlKα1 X線源を使用して、700μm×300μmの領域を照らす。サンプル表面に対して90°離陸角で光電子を検出する。 <ol><li> 83.98eVの結合エネルギーでAu 4f 7/2光電子ピークを使用して分光器のエネルギースケールを較正する。 注記：エネルギースケールは、機器の最初の試運転中に機器制御ソフトウェアで調整されます。装置を管理する分光器によるメンテナンス作業後に定期的にチェックされ、ユーザーが変更しないでください。 </li></ol></li><li> C 1s領域に30-eVのウィンドウを配置することによって、初期サンプルの電荷をモニターします。電子フラッドガンパラメータを体系的に調整してC 1sピークを284.6eVに位置させ、最大ピーク強度の半分でピーク幅を最小にすることによって電荷補償を実行する<html> （FWHM）。 </li><li> 表面元素種を特定するために固定アナライザ伝送モードで160 eVパスエネルギーと0.5 eVステップで0.1 sの滞留時間でサーベイスキャンを行います。 0.05eVのステップと0.2秒のドウェルを使用して、20eVのパスエネルギーで領域スペクトルを取得します。信号対雑音比を改善するには、4〜8スイープを使用します。 <ol><li>スペクトルを定量化するには、Shirleyのバックグラウンドフィットと適切な元素ライブラリ16の感度係数を使用します。 </li></ol></li><li> USO処理時間15で存在する異なる炭素 - 酸素種を決定するために、C 1s高分解能X線光電子スペクトルをデコンボリューションする。 <ol><li> C 1sピークを正確にデコンボリューションするには、グラファイト炭素の形状に最初のピークフィットを行い、sp 2結合によるピーク形状と低エネルギーのπ型シェイクアップ衛星からの寄与が維持されるようにします&gt; 17。すべてのピークフィッティングについて、成分結合エネルギーおよびFWHMをそれぞれ±0.1eVおよび±0.2eVだけ制限し、ガウス/ローレンツ比30を使用する。 </li><li> 6つの別個のピークを使用してグラファイトのピーク形状を適合させます。処理されたナノ材料のグラファイト成分のために一貫した形状を維持するために、284.6eVにおける主要なグラファイトピークに対する各ピークの面積を固定比で維持する15,9,14。 </li></ol></li></ol> 4.構造解析 - ラマン分光18 <ol><li>元の分散液を脱イオン水で希釈して0.1g / Lの濃度にすることにより、ラマン分光分析のためのナノ材料を調製する。 0.05mLの分散液を適切な研磨された金基板上にピペットで入れる。液滴を室温で蒸発させて薄い炭素膜を生成させ、その上にfocラマンレーザースポット。 注記：金基板のサイズは、大きな基板を使用した場合の結果に付随しており、複数の試料を1枚のスライドに載せることができます。 </li><li> 分散共焦点顕微鏡と532 nmレーザーを使用して、50倍の対物レンズでラマン測定を行います。 2cm -1の分解能で3,500〜50cm -1のスペクトルを取得する。収集中にサンプルの劣化が起こらないように、可能な最大エネルギーを使用して、レーザーエネルギーが1〜10 mWの50μmピンホールアパーチャを使用します。 <ol><li>合理的な信号対雑音比を達成するために、10回から50回のスキャンを蓄積し、個々のスキャンごとに2〜5秒の露光時間を使用してスペクトルを収集する。 </li></ol></li></ol> 5.膜形態 - 走査型電子顕微鏡（SEM） <ol><li>機能化されたCNT / GNPと官能化されていないCNT / GNPのSEM分析のために、それぞれの分散液を脱イオン水を用いて0.1g / Lに調整した。アルミニウムSEMスタブ上にそれを置き、空気中で一晩乾燥させる。 </li><li>ステンレススチール電極上に堆積されたEPDフィルムについては、電極を1cm×1cmの正方形に切断し、両面導電性テープを用いてそれらをサンプルスタブ上にマウントする。導電パスを改善するために、試料スタッブから銀ダグの小さな線（ すなわち、導電性接着剤/塗料）を試料の上面に塗ります。ヒーターランプの下でサンプルを少なくとも15分間乾燥させます。 </li><li> マウントされた試験片をスパッタコーターに置き、厚さ約1.3-1.5nmの導電性イリジウム被膜19を与える 。 <ol><li>厚さ測定ユニット上で、材料密度を適切なレベルに設定します。これはイリジウムの場合22.56 g / cm 3です。被膜pの間の熱ドリフトを考慮する場合、目標厚さの設定を1.0nmに調整して約1.3〜1.5nmの厚さを与えるロセス</li><li>スパッタコーターの動作を膜厚測定ユニットで制御できるようにコーターユニットを設定してください。希望の出力を選択します。これは、高分解能コーティングの場合は80 mAです。 </li><li>厚さコントロールユニットのコーティング厚さゲージをゼロにして、 &quot;Cycle&quot;ボタンを押して、自動チャンバ排気、アルゴンブリード/フラッシュおよびコーティングシーケンスを開始します。パワーが所望のレベルに達したら、ターゲットシールドを離れてコーティングを開始させる。コーティング中にステージを回転させて傾けて、すべての面で均一なコーティングを行います。 </li></ol></li><li>レンズ内検出器を備えた電界放出SEMを用いてナノ材料を調べる。約3 mmの作動距離と3.0 kVの加速電圧を使用してください。 </li></ol>

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著者は何も開示することはない。

When working with nanoparticles of high hardness, such as CNTs, the potential erosion effect on containers and tubing should not be overlooked. Step 1.14 in the protocol was inserted after the tubing became worn at a bend due to CNTs impinging on the tube side wall, causing a system leak.
Also, note that the CNTs are in suspension, not solution, and that they must be stirred before each use if a homogeneous suspension is desired. For example, this would be necessary to maintain the desired con...

炭素ナノ材料をポリマー系および複合系を改質するために使用することは、過去20年間にわたり鋭意研究の関心を集めてきた。カーボンナノチューブ1 （CNTs）とグラフェンナノプレートレット2 （GNPs）の両方の使用に関する最近のレビューは、研究の幅を示している。 CNTおよびGNPの比剛性および強度が高く、その固有の電気伝導率が高いため、ナノ複合材料の機械的および電気的性能の両方を高めるためにポリマー系への組み込みに理想的な材料となる。カーボンナノマテリアルを用いて繊維界面接着性とマトリックス剛性の両方を改変することにより、CNTsとGNPsが階層複合構造体の開発にも使用されています3,4 。 高分子系へのカーボンナノ材料の均一分散は、ナノマテリアルを化学的に変えてポリマーマトリックスとの化学的相溶性を改善し、不純物を除去し、受け取ったままの材料からアグロメレートを減少または除去する処理工程を含む。強酸5,6 、界面活性剤7による改質、電気化学的インターカレーションおよび剥離8 、またはプラズマベースのプロセス9を用いた乾式化学処理を使用する湿式化学酸化を含む、カーボンナノ材料を化学的に改質する様々な方法が利用可能である。 CNTの酸化ステップでの強酸の使用は、酸素官能基を導入し、不純物を除去する。しかしながら、CNTの長さを著しく減少させ、CNTの外壁を損傷させ、さらに処理するために処理された材料から分離する必要がある危険な化学物質を使用するという欠点がある。/ sup&gt;。超音波処理と組み合わせた界面活性剤の使用は、安定した分散液を調製する方法としてはあまり積極的ではないが、界面活性剤は処理された材料から除去することが困難であり、ナノ複合材料1,11を調製するために使用されるポリマーと適合しないことがある。界面活性剤分子とCNTまたはGNPとの間の化学的相互作用の強さは、機械的用途には不十分であり得る。大気条件下で行われる乾式プラズマ処理プロセスは、階層複合材9を調製するために使用される繊維または平面上に存在するCNTのアレイを官能化するのに適している。しかしながら、大気プラズマは乾燥粉末に適用することがより困難であり、製造されたままの未加工カーボンナノ材料に存在する凝集物の問題に対処していない。 本研究では、超音波の詳細な説明を紹介するこれまでにカーボンナノ材料12,13,14に適用されてきたSOI法である。 USOプロセスは、炭素およびガラス繊維上にCNTおよびGNPの両方を電気泳動的に堆積（EPD）するのに適した安定な水性分散液を調製するために使用される。 USO官能化CNTを使用してステンレス鋼および炭素繊維基材上に薄く均一なフィルムを付着させるEPDの例を提供する。官能化されたCNTおよびGNPを化学的に特徴付けるために使用される方法および典型的な結果も、X線光電子分光法（XPS）およびラマン分光法の両方を用いて提供される。他の官能化技術と比較した特徴付け結果の簡単な考察を提供する。 労働安全衛生通知ヒトの健康に対するCNTのようなナノ粒子への暴露の影響は十分に理解されていない。それCNTパウダーの環境汚染への曝露を最小限にし、環境汚染を避けるために特別な措置を講じることを推奨します。推奨される有害性の措置は、HEPAフィルター装備のヒューム戸棚および/またはグローブボックス内での作業を含む。職業衛生措置には、防護服と2層の手袋を着用し、湿ったペーパータオルまたはHEPAフィルターを備えた真空掃除機を使用して定期的に表面を掃除して漂遊CNT粉末を除去することが含まれる。汚染された物品は、有害廃棄物処理のために袋に入れておく必要があります。 オゾンに暴露すると目、肺、および呼吸器系に刺激を与え、より高い濃度では肺の損傷を引き起こす可能性があります。発生したオゾンガスに対する個人および環境への暴露を最小限に抑えるための対策を講ずることが推奨される。隔離対策には、煙突の戸棚内での作業が含まれます。戻り空気流は未使用のオゾンを含むので、それはオゾン破壊ユニットを通過してから、球。オゾンを吹き込んだ分散液には、溶存オゾンが含まれています。オゾン分解操作後、分散液を1時間放置してからさらに処理して、オゾンが自然分解するようにします。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="588">
	
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ultrasonic bath</td>
			<td style="width:87px;">Soniclean</td>
			<td style="width:119px;">80TD</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ultrasonic horn</td>
			<td style="width:87px;">Misonix</td>
			<td style="width:119px;">S-4000-010 with CL5 converter</td>
			<td>Daintree Scientific</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Flocell stainless steel water jacketed</td>
			<td style="width:87px;">Misonix</td>
			<td style="width:119px;">800BWJ</td>
			<td>Daintree Scientific</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Peristaltic pump</td>
			<td style="width:87px;">Masterflex easy-load</td>
			<td style="width:119px;">7518-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Controller for peristaltic pump</td>
			<td style="width:87px;">Masterflex modular controller</td>
			<td style="width:119px;">7553-78</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ozone generator</td>
			<td style="width:87px;">Ozone Solutions</td>
			<td style="width:119px;">TG-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ozone destruct unit</td>
			<td style="width:87px;">Ozone Solutions</td>
			<td style="width:119px;">ODS-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Recirculating liquid cooler</td>
			<td style="width:87px;">Thermoline</td>
			<td style="width:119px;">TRC2-571-T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Multi-mode power supply unit</td>
			<td style="width:87px;">TTi&#160;</td>
			<td style="width:119px;">EX752M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">High resolution computing multimeter</td>
			<td style="width:87px;">TTi&#160;</td>
			<td style="width:119px;">1906</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">X-ray photoelectron spectroscopy</td>
			<td style="width:87px;">Kratos Analytical</td>
			<td style="width:119px;">Axis Nova</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">XPS analysis software</td>
			<td style="width:87px;">Casa Software</td>
			<td style="width:119px;">Casa XPS</td>
			<td>www.casaxps.com</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Kratos elemental library for use with Casa XPS</td>
			<td style="width:87px;">Casa Software</td>
			<td style="width:119px;">Download Kratos Related Files</td>
			<td>http://www.casaxps.com/kratos/</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Raman dispersive confocal microscope</td>
			<td style="width:87px;">Thermo</td>
			<td style="width:119px;">DXR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Field emission scanning electron microscope</td>
			<td style="width:87px;">Leo</td>
			<td style="width:119px;">1530 VP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sputter coater with iridium target</td>
			<td style="width:87px;">Cressington</td>
			<td style="width:119px;">208 HR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Thickness measurement unit</td>
			<td style="width:87px;">Cressington</td>
			<td style="width:119px;">mtm 20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Magnetic stirrer</td>
			<td style="width:87px;">Stuart</td>
			<td style="width:119px;">CD162</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Analytical balance</td>
			<td style="width:87px;">Kern</td>
			<td style="width:119px;">ALS 220-4N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Analytical balance</td>
			<td style="width:87px;">Mettler Toledo</td>
			<td style="width:119px;">NewClassic MF MS 2045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laboratory balance</td>
			<td style="width:87px;">Shimadzu</td>
			<td style="width:119px;">ELB 3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Electrodes from 316 stainless steel sheet</td>
			<td style="width:87px;">RS Components</td>
			<td style="width:119px;">559-199</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sanding sheets, P1000 grade</td>
			<td style="width:87px;">Norton</td>
			<td style="width:119px;">No-Fil A275</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Multi-walled carbon nanotubes</td>
			<td style="width:87px;">Hanwha</td>
			<td style="width:119px;">CM-95</td>
			<td>http://hcc.hanwha.co.kr/eng/business/bus_table/nano_02.jsp</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Graphene nanoplatelets</td>
			<td style="width:87px;">XG Sciences</td>
			<td style="width:119px;">XGNP Grade C</td>
			<td>http://xgsciences.com/products/graphene-nanoplatelets/grade-c/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functionalization and dispersion of carbon nanomaterials using an environmentally friendly ultrasonicated ozonolysis process

カーボンナノマテリアルの機能化は、多くの場合、より大きなマテリアルシステムやデバイスへの統合を容易にする重要なステップです。受け取ったままの形態では、カーボンナノチューブ（CNT）またはグラフェンナノプレートレット（GNP）などのカーボンナノ材料は大きな凝集体を含むことがある。凝集体および不純物の両方は、CNTまたはGNPがポリマーまたは複合材料系に組み込まれるときに提供されるユニークな電気的および機械的特性の利点を減少させる。カーボンナノ材料を官能化し、安定した分散体を生成するための様々な方法が存在するが、多くのプロセスは、環境に優しい厳しい化学物質、有機溶媒または界面活性剤を使用し、その後の使用のためにナノ材料を単離する際に処理負荷を増大させる。現在の研究では、CNTsとGNPsを官能化するための代替的で環境に優しい技術の使用について詳述している。それは、無害な安定した水性分散液を生成するulの化学物質。 CNTとGNPの両方を5g / Lまでの濃度で水に添加することができ、高出力の超音波セルで再循環させることができます。細胞内へのオゾンの同時注入は、カーボンナノ材料を徐々に酸化し、複合超音波処理は凝集体を破壊し、直ちに機能化のために新鮮な材料を暴露する。調製された分散液は、電気泳動堆積（EPD）を用いて固体基板上に薄膜を堆積させるのに理想的に適している。水性分散液からのCNTおよびGNPは、階層複合材料の調製のためにEPDを使用して炭素およびガラス強化繊維を被覆するために容易に使用することができる。

図3は、USO治療を受けたCNTのXPSワイドスキャン特性を示しています。 USOを受けていないCNTはほとんど酸素を含まない。 USO時間が長くなると、表面の酸素レベルが増加します。 図4は、USO時間の関数として酸素対炭素比が上昇するグラフを示しています。 表1は、USOで処理されたGNPのデコンボリューションされた炭素種の原子濃度?...

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Functionalization and Dispersion of Carbon Nanomaterials Using an Environmentally Friendly Ultrasonicated Ozonolysis Process

ここでは、水性環境におけるカーボンナノ材料の機能化および安定分散のための新規な方法が記載されている。オゾンは、高出力超音波セルを通して連続的に再循環されるカーボンナノ材料の水性分散液に直接注入される。

環境にやさしい超音波オゾン分解プロセスを用いたカーボンナノ材料の機能化と分散

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the ...

functionalization-dispersion-carbon-nanomaterials-using-an

Research

JoVE Journal

Environment

10.1K ビュー.  Defence Science and Technology Group. ここでは、水性環境におけるカーボンナノ材料の機能化および安定分散のための新規な方法が記載されている。オゾンは、高出力超音波セルを通して連続的に再循環されるカーボンナノ材料の水性分散液に直接注入される。 

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The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during storage. These processes are the major sources of greenhouse gas (GHG) emissions from animal production systems. Techniques for measuring enteric CH4 vary from direct measurements (respiration chambers, which are highly accurate, but with limited applicability) to various indirect methods (sniffers, laser technology, which are practical, but with variable accuracy). The sulfur hexafluoride (SF6)&#160;tracer gas method is commonly used to measure enteric CH4 production by animal scientists and more recently, application of an Automated Head-Chamber System (AHCS) (GreenFeed, C-Lock, Inc., Rapid City, SD), which is the focus of this experiment, has been growing. AHCS is an automated system to monitor CH4 and carbon dioxide (CO2) mass fluxes from the breath of ruminant animals. In a typical AHCS operation, small quantities of baiting feed are dispensed to individual animals to lure them to AHCS multiple times daily. As the animal visits AHCS, a fan system pulls air past the animal&#8217;s muzzle into an intake manifold, and through an air collection pipe where continuous airflow rates are measured. A sub-sample of air is pumped out of the pipe into non-dispersive infra-red sensors for continuous measurement of CH4 and CO2 concentrations. Field comparisons of AHCS to respiration chambers or SF6 have demonstrated that AHCS produces repeatable and accurate CH4 emission results, provided that animal visits to AHCS are sufficient so emission estimates are representative of the diurnal rhythm of rumen gas production. Here, we demonstrate the use of AHCS to measure CO2 and CH4 fluxes from dairy cows given a control diet or a diet supplemented with technical-grade cashew nut shell liquid.

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

腸内のメタンと反芻動物からの二酸化炭素排出量を監視するために、自動システム（GreenFeed）の使用

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

環境学

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate the environment. This radiocarbon signal &#8212; or rather the absence of signal &#8212; is evenly distributed throughout a contaminant source pool (unlike an added tracer) and is not impacted by biological, chemical or physical processes (e.g., the 14C radioactive decay rate is immutable). If the fossil-derived contaminant is fully degraded to CO2, a harmless end-product, that CO2 will contain no radiocarbon. CO2 derived from natural organic matter (NOM) degradation will reflect the NOM radiocarbon content (usually &#60;30,000 years old). Given a known radiocarbon content for NOM (a site background), a two end-member mixing model can be used to determine the CO2 derived from a fossil source in a given soil gas or groundwater sample. Coupling the percent CO2 derived from the contaminant with the CO2 respiration rate provides an estimate for the total amount of contaminant degraded per unit time. Finally, determining a zone of influence (ZOI) representing the volume from which site CO2 is collected allows determining the contaminant degradation per unit time and volume. Along with estimates for total contaminant mass, this can ultimately be used to calculate time-to-remediate or otherwise used by site managers for decision-making.

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A protocol is described wherein CO2 mineralized from organic contaminant (derived from petroleum feedstocks) biodegradation is trapped, quantified, and analyzed for 14C content. A model is developed to determine CO2 capture zone's spatial extent. Spatial and temporal measurements allow integrating contaminant mineralization rates for predicting remediation extent and time.

複合COを用いたカーボンベースの汚染鉱化作用を測定します<sub&gt; 2</sub&gt;フラックスと放射性炭素分析

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

Spotting Cheetahs: Identifying Individuals by Their Footprints

The cheetah (Acinonyx jubatus) is Africa's most endangered large felid and listed as Vulnerable with a declining population trend by the IUCN1. It ranges widely over sub-Saharan Africa and in parts of the Middle East. Cheetah conservationists face two major challenges, conflict with landowners over the killing of domestic livestock, and concern over range contraction. Understanding of the latter remains particularly poor2. Namibia is believed to support the largest number of cheetahs of any range country, around 30%, but estimates range from 2,9053 to 13,5204. The disparity is likely a result of the different techniques used in monitoring.
Current techniques, including invasive tagging with VHF or satellite/GPS collars, can be costly and unreliable. The footprint identification technique5 is a new tool accessible to both field scientists and also citizens with smartphones, who could potentially augment data collection. The footprint identification technique analyzes digital images of footprints captured according to a standardized protocol. Images are optimized and measured in data visualization software. Measurements of distances, angles, and areas of the footprint images are analyzed using a robust cross-validated pairwise discriminant analysis based on a customized model. The final output is in the form of a Ward's cluster dendrogram. A user-friendly graphic user interface (GUI) allows the user immediate access and clear interpretation of classification results.
The footprint identification technique algorithms are species specific because each species has a unique anatomy. The technique runs in a data visualization software, using its own scripting language (jsl) that can be customized for the footprint anatomy of any species. An initial classification algorithm is built from a training database of footprints from that species, collected from individuals of known identity. An algorithm derived from a cheetah of known identity is then able to classify free-ranging cheetahs of unknown identity. The footprint identification technique predicts individual cheetah identity with an accuracy of &gt;90%.

The cheetah (Acinonyx jubatus) is an iconic, endangered species, but conservation efforts are challenged by habitat shrinkage and conflict with commercial farmers. The footprint identification technique, a robust, accurate and cost-effective image classification system, is a new approach to monitoring cheetahs.

彼らの足跡によって識別個人：チータースポッティング

The cheetah (Acinonyx jubatus) is Africa's most endangered large felid and listed as Vulnerable with a declining population trend by the IUCN1. It ranges ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is highly sensitive to disturbance. It is also the primary substrate for soil microorganisms, which is fundamental to nutrient cycling. Due to these attributes, labile organic carbon (LOC) has been identified as an indicator parameter for soil health. Quantifying the turnover rate of LOC also aids in understanding changes in soil nutrient cycling processes. A sequential fumigation incubation method has been developed to estimate soil LOC and potential C turnover rate. The method requires fumigating soil samples and quantifying CO2-C respired during a 10 day incubation period over a series of fumigation-incubation cycles. Labile organic C and potential C turnover rate are then extrapolated from accumulated CO2 with a negative exponential model. Procedures for conducting this method are described.

Labile organic carbon (LOC) and the potential carbon turnover rate are sensitive indicators of changes in soil nutrient cycling processes. Details are provided for a method based on fumigating and incubating soil in a series of cycles and using the CO2 accumulated during the incubation periods to estimate these parameters.

シーケンシャル燻蒸インキュベーション・プロシージャを使用した土壌中の不安定な有機炭素の評価

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

Biofilm Removal Using Carbon Dioxide Aerosols without Nitrogen Purge

Biofilms can cause serious concerns in many applications. Not only can they cause economic losses, but they can also present a public health hazard. Therefore, it is highly desirable to remove biofilms from surfaces. Many studies on CO2 aerosol cleaning have employed nitrogen purges to increase biofilm removal efficiency by reducing the moisture condensation generated during the cleaning. However, in this study, periodic jets of CO2 aerosols without nitrogen purges were used to remove Pseudomonas putida biofilms from polished stainless steel surfaces. CO2 aerosols are mixtures of solid and gaseous CO2 and are generated when high-pressure CO2 gas is adiabatically expanded through a nozzle. These high-speed aerosols were applied to a biofilm that had been grown for 24 hr. The removal efficiency ranged from 90.36% to 98.29% and was evaluated by measuring the fluorescence intensity of the biofilm as the treatment time was varied from 16 sec to 88 sec. We also performed experiments to compare the removal efficiencies with and without nitrogen purges; the measured biofilm removal efficiencies were not significantly different from each other (t-test, p &gt; 0.55). Therefore, this technique can be used to clean various bio-contaminated surfaces within one minute.

Biofilms on surfaces can be effectively and rapidly removed by using a periodic jet of carbon dioxide aerosols without a nitrogen purge.

バイオフィルム除去窒素パージすることなく、二酸化炭素エアロゾルを使用します

Biofilms can cause serious concerns in many applications. Not only can they cause economic losses, but they can also present a public health hazard. ...

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The system comprises a high-pressure rheometer which is connected to a circulation loop. The rheometer has a rotational flow-through measurement cell with two alternative geometries: coaxial cylinder and double gap. The circulation loop contains a mixer, to bring the crude oil sample into equilibrium with CO2, and a gear pump that transports the mixture from the mixer to the rheometer and recycles it back to the mixer. The CO2 and crude oil are brought to equilibrium by stirring and circulation and the rheology of the saturated mixture is measured by the rheometer. The system is used to measure the rheological properties of Zuata crude oil (and its toluene dilution) in equilibrium with CO2 at elevated pressures up to 220 bar and a temperature of 50 &#176;C. The results show that CO2 addition changes the oil rheology significantly, initially reducing the viscosity as the CO2 pressure is increased and then increasing the viscosity above a threshold pressure. The non-Newtonian response of the crude is also seen to change with the addition of CO2.

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

A method for measuring the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide at reservoir conditions is presented.

COとの平衡状態における原油のレオロジーの測定<sub&gt; 2</sub&gt;貯水池の条件で

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The ...

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

水溶液中におけるナノ材料の分散: プロトコルの最適化に向けて

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Use of Principal Components for Scaling Up Topographic Models to Map Soil Redistribution and Soil Organic Carbon

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it regulates the gravity-driven soil movement induced by runoff and tillage activities. The recent application of Light Detection and Ranging (LiDAR) data holds promise for generating high spatial resolution topographic metrics that can be used to investigate soil property variability. In this study, fifteen topographic metrics derived from LiDAR data were used to investigate topographic impacts on redistribution of soil and spatial distribution of soil organic carbon (SOC). Specifically, we explored the use of topographic principal components (TPCs) for characterizing topography metrics and stepwise principal component regression (SPCR) to develop topography-based soil erosion and SOC models at site and watershed scales. Performance of SPCR models was evaluated against stepwise ordinary least square regression (SOLSR) models. Results showed that SPCR models outperformed SOLSR models in predicting soil redistribution rates and SOC density at different spatial scales. Use of TPCs removes potential collinearity between individual input variables, and dimensionality reduction by principal component analysis (PCA) diminishes the risk of overfitting the prediction models. This study proposes a new approach for modeling soil redistribution across various spatial scales. For one application, access to private lands is often limited, and the need to extrapolate findings from representative study sites to larger settings that include private lands can be important.

Landscape processes are critical components of soil formation and play important roles in determining soil properties and spatial structure in landscapes. We propose a new approach using stepwise principal component regression to predict soil redistribution and soil organic carbon across various spatial scales.

主成分の土壌の再分配と土壌の有機炭素をマップに地形モデルをスケール アップ用

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it ...

Split Point Analysis and Uncertainty Quantification of Thermal-Optical Organic/Elemental Carbon Measurements

Researchers from myriad fields frequently seek to quantify and classify concentrations of carbonaceous aerosols as organic carbon (OC) or elemental carbon (EC). This is commonly accomplished using thermal-optical OC/EC analyzers (TOAs), which enable measurement via controlled thermal pyrolysis and oxidation under specific temperature protocols and within constrained atmospheres. Several commercial TOAs exist, including a semi-continuous instrument that enables on-line analyses in the field. This instrument employs an in-test calibration procedure that requires relatively frequent calibration. This article details a calibration protocol for this semi-continuous TOA and presents an open-source software tool for data analysis and rigorous Monte Carlo quantification of uncertainties. Notably, the software tool includes novel means to correct for instrument drift and identify and quantify the uncertainty in the OC/EC split point. This is a significant improvement on the uncertainty estimation in the manufacturer&#8217;s software, which ignores split point uncertainty and otherwise uses fixed equations for relative and absolute errors (generally leading to under-estimated uncertainties and often yielding non-physical results as demonstrated in several example data sets). The demonstrated calibration protocol and new software tool enabling accurate quantification of combined uncertainties from calibration, repeatability, and OC/EC split point are shared with the intent of assisting other researchers in achieving better measurements of OC, EC, and total carbon mass in aerosol samples.

This article presents a protocol and software tool for the quantification of uncertainties in the calibration and data analysis of a semi-continuous thermal-optical organic/elemental carbon analyzer.

熱光学有機/元素炭素測定の分割点解析と不確実性定量

Researchers from myriad fields frequently seek to quantify and classify concentrations of carbonaceous aerosols as organic carbon (OC) or elemental carbon ...

Measuring Phosphorus Release in Laboratory Microcosms for Water Quality Assessment

Phosphorus (P) is a critical limiting nutrient in agroecosystems requiring careful management to reduce transport risk to aquatic environments. Routine laboratory measures of P bioavailability are based on chemical extractions performed on dried samples under oxidizing conditions. While useful, these tests are limited with respect to characterizing P release under prolonged water saturation. Labile orthophosphate bound to oxidized iron and other metals can rapidly desorb to solution in reducing environments, increasing P mobilization risk to surface runoff and groundwater. To better quantify P desorption potential and mobility during extended saturation, a laboratory microcosm method was developed based on repeated sampling of porewater and overlying floodwater over time. The method is useful for quantifying P release potential from soils and sediments varying in physicochemical properties and can improve site-specific P mitigation efforts by better characterizing P release risk in hydrologically active areas. Advantages of the method include its ability to simulate in situ dynamics, simplicity, low cost, and flexibility.

Accurate quantification of phosphorus (P) desorption potential in saturated soils and sediments is important for P modeling and transport mitigation efforts. To better account for in situ soil-water redox dynamics and P mobilization under prolonged saturation, a simple approach was developed based on repeated sampling of laboratory microcosms.

水質評価のための実験室用微小宇宙におけるリン放出の測定

Phosphorus (P) is a critical limiting nutrient in agroecosystems requiring careful management to reduce transport risk to aquatic environments. Routine ...