Vloga ultrazvočne disperzije v Graphene priprava

Ultrazvočna disperzija je zanesljiva metoda za izdelavo grafenih plasti iz grafitnih kosmiči ali delcev. Druge običajne tehnike disperzije, kot so mlini za žoge, valjarji ali mešalci visoke maže, so dovzetne za uporabo agresivnih reagentov in topil. Tehnologija ultrazvočne disperzije lahko dobro premaga to težavo in učinkovito pripravi grafene materiale.

Ultrazvočna razpršenost spremeni grafen v tekočini v razpršeno stanje, torej fino ali ultrazvočno brušenje trdnih snovi ali tekočin zaradi učinka ultrazvočnih vibracij. Zaradi specifičnosti ultrazvočnega polja, ustvarjenega v tekočem mediju, ultrazvočna disperzija zagotavlja visoko razpršeno enotno, kemično čisto vzmetenje (velikost delcev manjša od 1 μm).

01

Načelo ultrazvočne priprave grafena

Ultrazvočna priprava grafena temelji na kavitacijnem učinku, zato kvantna struktura znotraj grafena ne bo uničena. Ultrazvočna kavitacija ustvarja visoko frekvenčni amplitudi skozi ultrazvočne valove visoke moči. Ultrazvok visoke moči se lahko uporablja za zdravljenje tekočin, kot so mešanje, emulgiranje, razprševanje in deagglomerating ali brušenje. Ko se tekočina razkuži z visoko intenzivnostjo, zvočni valovi, ki se razmnožujejo v tekočem mediju, povzročijo izmenične cikle visokega tlaka (stiskanja) in nizkega tlaka (odsev) s hitrostjo, ki je odvisna od frekvence. Ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti v nizkotlačni cikli ustvarjajo majhne vakumske mehurčke ali praznine v tekočini. Ko mehurčki dosežejo prostornino, kjer ne morejo absorbirati energije, se nasilno zrušijo v ciklu visokega tlaka. Ta pojav se imenuje kavitacija.

Naprava za ultrazvočno disperzijo prenaša visoko frekvenčne vibracije v tekočino, uporaba tega mehanskega stresa pa lahko loči strnjene delce grafena. Pri sonicanju tekočin zvočni valovi, ki se razmnožujejo v tekočem mediju, povzročajo izmenične cikle visokega tlaka (stiskanja) in nizkega tlaka (odsev). Ultrazvočna kavitacija v tekočinah ima za rezultat visoko hitrost tekoča letala do 1000 km/h (približno 600 mph). To jet stisne tekočino pri visokem tlaku med delci in loči grafen drug od drugega. Manjši delci se pospešijo s tekočim jet in trčijo pri visoki hitrosti. Udarni val visoke intenzivnosti, ki ga ustvarja trk visoke hitrosti, neprekinjeno deluje na površino grafitnega telesa, grafit pa bo odražal in ustvaril natezen stres. Ko se zlomi veliko število mikrobov, se natezni stres med grafitnimi kosmiči nenehno povečuje, grafenska pahulje pa se postopoma pilijo.

02Izvaja in disperzija grafena

Če je treba grafen uporabiti kot material, ga je treba najprej enotno razpršiti v formulaciji. Zaradi hidrofobnosti grafena je težko pridobiti visokokoncentracijo grafensko disperzijo brez stabilizacije površinsko aktivnih snovi ali razpršil.

Grafensko nanosheeti (GNP) se lahko izdelajo z pilingom grafita v vehikla z visoko močjo sonication. Ultrazvočni piling grafen je mogoče funkcionalno z biopolimerji dobiti vodo disperzibilno grafen. Sintetizizirani grafen lahko z ultrazvočno kavitacijo dodatno predelamo v stabilne disperzije na vodni osnovi. Aglomeracija se zlahka pojavi, ko se grafitni nanomateriali zmešajo v tekočine, ultrazvočna disperzija pa lahko razdre aglomerirani grafen v vohunih in neekvisnih suspenzijah, kar lahko izvleče celoten potencial nanomaterialov.

Grafen oksid je vodotopen in se lahko zlahka razprši v stabilne koloide. Ultrazvočno piling in disperzija je zelo učinkovita, hitra in stroškovno učinkovita metoda za sintezo, razpršitev in funkcionalnost grafen oksida v industrijski lestvici. Za nadzor velikosti nanosheetov grafen oksida (GO) ima metoda pilinga ključno vlogo. Zaradi natančno nadzorovanih procesnih parametrov je ultrazvočno piling najbolj razširjena tehnika delaminacije za proizvodnjo visokokakovostnega grafena in grafen oksida.

03Ultrasonska pomoč pri pilingu tekoče faze

Piling tekoče faze (LPE) je učinkovita metoda za piling grafenih kosmičih. Glavno načelo je dodajanje grafita ali grafitnega oksida kot surovine določenemu topilu ali površinsko aktivna snov za mešanje toplotne interakcije, da bi tvorili grafensko raztopino za prednastavitev, nato pa z ultrazvočnimi valovi, ki jih oddaja ultrazvočna naprava visoke moči, za luščitev grafena z grafitne površine. Pridi ven.

Metoda olupka tekoče faze

Glavni vplivni dejavniki ultrazvočno podprtega grafenega pilinga so ultrazvočna kavitacija in visoka omejevna sila. Kavitacija v ultrazvočnem postopku zdravljenja povzroči, da se grafit, razpršen v topilu, zdrobi in zdrobi. Omejevalna sila ultrazvočnih valov lahko povzroči, da topilo tvori mikro-reaktivce, ki vplivajo na grafitno površino, kar spodbuja ločevanje grafitnih plasti.

04 Povzetek

Ultrazvočni sistemi visoke moči se lahko uporabljajo za piling, disperzijo in pripravo grafena in grafen oksida. Zanesljivi ultrazvočni procesorji in napredni reaktorji zagotavljajo moč, potrebno za grafensko obdelavo, s natančno nadzorovanimi pogoji obdelave, ki omogočajo natančno nastavitev rezultatov ultrazvočne obdelave na želeni cilj obdelave.