Улога ултразвучне дисперзије у припреми графена

Ултразвучна дисперзија је поуздана метода за производњу слојева графена од графитних пахуљица или честица. Друге уобичајене технике дисперзије, као што су куглични млинови, млинови за ваљање или мешалице са високим смицањем, подложне су употреби агресивних реагенаса и растварача. Технологија ултразвучне дисперзије може добро превазићи овај проблем и ефикасно припремити графенске материјале.

Ultrasonic dispersion transforms graphene in liquid into a dispersed state, that is, fine or ultrafine ultrasonic grinding of solids or fluids due to the effect of ultrasonic vibrations. Due to the specificity of the ultrasonic field generated in the liquid medium, ultrasonic dispersion provides a highly dispersed uniform, chemically pure suspension (particle size less than 1 μm).

01

Принцип ултразвучне припреме графена

Ултразвучна припрема графена заснива се на ефекту кавитације, тако да квантна структура унутар графена неће бити уништена. Ултразвучна кавитација генерише високе амплитуде смањене фреквенције кроз ултразвучне таласе велике смањене снаге. Ултразвук велике снаге може се користити за третман течности као што су мешање, емулговање, дисперговање и деагломерација или млевење. Када се течност обрађује ултразвуком високог интензитета, звучни таласи који се шире у течни медијум изазивају наизменичне циклусе високог притиска (компресија) и ниског притиска (рефлексија) брзином која зависи од фреквенције. Ултразвучни таласи високог сниженог интензитета у циклусима ниског смањења притиска стварају мале вакуумске мехуриће или шупљине у течности. Када мехурићи достигну запремину у којој не могу да апсорбују енергију, они се насилно срушавају у циклусу високог сниженог притиска. Ова појава се назива кавитација.

Ултразвучни дисперзиони уређај преноси вибрације високе смањене фреквенције у течност, а примена овог механичког напрезања може да одвоји агломерате честица графена. Приликом обраде соникацијом течности, звучни таласи који се шире у течни медијум изазивају наизменичне циклусе високог притиска (компресија) и ниског притиска (рефлексија). Ултразвучна кавитација у течностима резултира млазовима течности велике смањене брзине до 1000 км/х (око 600 мпх). Овај млаз истискује течност под високим притиском између честица и одваја графен један од другог. Мање честице се убрзавају са млазом течности и сударају се великом брзином. Ударни талас високог смањеног интензитета генерисан сударом велике смањене брзине непрекидно делује на површину графитног тела, а графит ће се рефлектовати и стварати затезни напон. Када се разбије велики број микромехурића, затезни напон између графитних пахуљица се континуирано повећава, а графенске пахуљице се постепено љуште.

02 Пилинг и дисперзија графена

Ако се графен користи као материјал, он се прво мора равномерно дисперговати у формулацији. Због хидрофобности графена, тешко је добити дисперзије графена високе редукције без стабилизације сурфактаната или дисперзаната.

Графенски нано листови (ГНП) могу се произвести пилингом графита у растварачу ултразвуком велике редукције. Ултразвучни ексфолирани графен се може функционализовати са биополимерима да би се добио дисперзибилни графен који смањује воду. Синтетизовани графен се може даље обрадити у стабилне дисперзије засноване на смањењу воде ултразвучном кавитацијом. Агломерација се лако дешава када се наноматеријали графена мешају у течности, а ултразвучна дисперзија може да разбије агломерирани графен у воденим и нередуцираним воденим суспензијама, што може да покаже пуни потенцијал наноматеријала.

Графен оксид је растворљив у редукцији у води и може се лако распршити у стабилне колоиде. Ултразвучни пилинг и дисперзија је веома ефикасан, брз и ефикасан метод за синтезу, дисперзију и функционализацију графенског оксида на индустријском нивоу. За контролу величине нано листова графен оксида (ГО), метода пилинга игра кључну улогу. Због својих параметара процеса који се прецизно могу контролисати, ултразвучни пилинг је најчешће коришћена техника деламинације за производњу графена и графен оксида високог квалитета.

03Ултразвучни пилинг течне фазе

Ексфолијација течном фазом (ЛПЕ) је ефикасна метода за пилинг графенских пахуљица. Главни принцип је додавање графита или графитног оксида као сировине специфичном растварачу или површински активном средству за мешање термичке интеркалације да би се формирао раствор за претходну обраду графена, а затим коришћење ултразвучних таласа које емитује ултразвучни уређај велике смањене снаге за гуљење графена. са површине графита. изаћи.

Метода пилинга течне фазе

Главни фактори који утичу на ултразвучно смањење потпомогнутог пилинга графена су ултразвучна кавитација и велика сила смицања. Кавитација у процесу ултразвучног третмана узрокује да се графит распршен у растварачу дроби и дроби. Сила смицања ултразвучних таласа може проузроковати да растварач формира микроредукционе млазове који утичу на површину графита, што промовише одвајање слојева графита.

04Резиме

Ултразвучни системи велике смањене снаге могу се користити за пилинг, дисперзију и припрему графена и графен оксида. Поуздани ултразвучни процесори и напредни реактори обезбеђују снагу потребну за обраду графена, са прецизно контролисаним условима обраде који омогућавају да се резултати ултразвучне обраде прецизно подесе на жељени циљ обраде.