Az ultrahangos diszperzió szerepe a grafén előkészítésében

Ultrahangos diszperzió egy megbízható módszer előállítására grafén rétegek grafit pelyhek vagy részecskék. Más gyakori diszperziós technikák, mint például a golyós malmok, a hengermarók vagy a magas nyírókeverők érzékenyek agresszív reagensek és oldószerek használatára. Az ultrahangos diszperziós technológia jól leküzdheti ezt a problémát, és hatékonyan készíthet grafén anyagokat.

Ultrahangos diszperzió átalakítja grafén folyadékban egy diszpergált állapotban, azaz finom vagy ultrafinom ultrahangos őrlés a szilárd anyagok vagy folyadékok hatása miatt ultrahangos rezgések. A folyékony közegben keletkező ultrahangos mező sajátosságai miatt az ultrahangos diszperzió erősen diszpergált egyenletes, kémiailag tiszta szuszpenziót biztosít (1 μm-esnél kisebb részecskeméret).

01

A grafén ultrahangos elkészítésének elve

A grafén ultrahangos előkészítése a kavitációs hatáson alapul, így a grafén belsejében lévő kvantumszerkezet nem pusztul el. Ultrahangos kavitáció generál nagyfrekvenciás amplitúdó keresztül nagy teljesítményű ultrahangos hullámok. Nagy teljesítményű ultrahang használható folyadékok kezelésére, mint például keverés, emulzió, diszpergálás és deagglomerálás vagy őrlés. Amikor egy folyadékot nagy intenzitással szonikálnak, a folyékony közegbe szaporodó hanghullámok váltakozó ciklusokat okoznak a nagy nyomás (tömörítés) és az alacsony nyomás (visszaverődés) váltakozásában a gyakoriságtól függő sebességgel. Az alacsony nyomású ciklusok nagy intenzitású ultrahangos hullámai kis vákuumbuborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok elérik azt a térfogatot, ahol nem tudják elnyelni az energiát, hevesen összeomlanak a nagynyomású ciklusban. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik.

Az ultrahangos diszpergáló eszköz nagyfrekvenciás rezgéseket továbbít a folyadékba, és ennek a mechanikai stressznek az alkalmazása elválaszthatja a grafén részecskék agglomerátumait. A folyadékok szonikálása során a folyékony közegbe szaporodó hanghullámok váltakozó ciklusokat okoznak a nagy nyomás (tömörítés) és az alacsony nyomás (visszaverődés) között. Ultrahangos kavitáció folyadékok eredményez nagy sebességű folyékony fúvókák akár 1000 km / h (kb. 600 mph). Ez a sugár nagy nyomáson összenyomja a folyadékot a részecskék között, és elválasztja a grafént egymástól. A kisebb részecskéket a folyékony sugárral felgyorsítják, és nagy sebességgel ütköznek. A nagy sebességű ütközés által generált nagy intenzitású lökéshullám folyamatosan hat a grafit testének felületére, és a grafit visszaveri és szakítószilárdulást okoz. Amikor nagyszámú mikrobuborék megszakad, a grafitpeszek közötti szakítószilárdság folyamatosan növekszik, és a grafén pelyhek fokozatosan hámlanak.

02 A grafén szórása és diszperziója

Ha a grafént anyagként kell használni, először egyenletesen diszpergálni kell a készítményben. A grafén hidrofóbiása miatt nehéz nagy koncentrációjú grafén diszperziókat elérni a felületaktív anyagok vagy diszpergálószerek stabilizálása nélkül.

A grafén nanolapok (GNP-k) nagy teljesítményű szonikációval előhámozhatók grafitban oldószerben. Ultrahangos hámlasztott grafén lehet funkcionalizálni biopolimerek, hogy a víz-diszpergálható grafén. A szintetizált grafén ultrahanggal tovább feldolgozható stabil vízalapú diszperziókká. Az agglomeráció könnyen előfordul, amikor a grafén nanoanyagokat folyadékokba keverik, és az ultrahangos diszperzió feldarabolhatja az agglomerált grafént vizes és nem vizes szuszpenziókban, ami kihozhatja a nanoanyagok teljes potenciálját.

A grafén-oxid vízben oldódik, és könnyen eloszlatható stabil kolloidokba. Ultrahangos hámlás és diszperzió egy nagyon hatékony, gyors és költséghatékony módszer szintetizálni, diszpergálni és funkcionális grafén-oxid ipari szinten. A grafén-oxid (GO) nanolapok méretének szabályozásához a hámlási módszer kulcsszerepet játszik. Pontosan szabályozható folyamatparamétereinek köszönhetően az ultrahangos hámlás a legszélesebb körben használt delaminálási technika kiváló minőségű grafén és grafén-oxid előállításához.

03Ultrasonic asszisztált folyadékfázis hámlás

A folyékony fázis hámlás (LPE) hatékony módszer a grafén pelyhek hámlásának. A fő elv az, hogy adjunk grafit vagy grafit-oxid nyersanyagként egy adott oldószer vagy felületaktív anyag keverjük a termikus interkaláció alkotnak grafén előkezelés megoldás, majd használja az ultrahangos hullámok által kibocsátott nagy teljesítményű ultrahangos eszköz, hogy húzza a grafén a grafit felületéről. kijön.

Folyékony fázis peeling módszer

Az ultrahangos grafén hámlás fő befolyásoló tényezői az ultrahangos kavitáció és a magas nyíróerő. Az ultrahangos kezelési folyamat kavitációja az oldószerben diszpergált grafitot összetöri és összetöri. Az ultrahangos hullámok nyíróereje az oldószer mikrosugarakat képezhet, hogy befolyásolja a grafit felületét, ami elősegíti a grafitrétegek szétválasztását.

04Summary

Nagy teljesítményű ultrahangos rendszerek használhatók hámlás, diszperzió és előkészítése grafén és grafén-oxid. A megbízható ultrahangos processzorok és a fejlett reaktorok biztosítják a grafén feldolgozásához szükséges teljesítményt, pontosan ellenőrzött feldolgozási feltételekkel, amelyek lehetővé teszik az ultrahangos feldolgozási eredmények pontos hangolását a kívánt feldolgozási célhoz.