نقش پراکندگی التراسونیک در تهیه گرافن

نقش پراکندگی اولتراسونیک در تهیه گرافن

پراکندگی التراسونیک یک روش قابل اعتماد برای تولید لایه های گرافن از پوسته های گرافیت یا ذرات است. سایر روشهای متداول پراکندگی (مانند آسیابهای توپی ، آسیابهای غلتکی یا میکسرهای با برش بالا) در معرض استفاده از معرفها و حلالهای تهاجمی هستند. فناوری پراکندگی اولتراسونیک می تواند به خوبی بر این مشکل غلبه کند و مواد گرافن را به طور کارآمد آماده کند.

پراکندگی گرافن اولتراسونیک

پراکندگی التراسونیک ، گرافن موجود در مایع را به حالت پراکنده تبدیل خواهد کرد ، یعنی آسیاب فراصوت خوب یا مافوق صاف مواد جامد یا مایعات به دلیل اثر لرزش فراصوت. با توجه به خاصیت میدان اولتراسونیک تولید شده در محیط مایع ، پراکندگی التراسونیک یک سوسپانسیون کاملاً پراکنده یکنواخت و خالص شیمیایی (اندازه ذرات کمتر از 1μm) را فراهم می کند.

اصل تهیه فراصوت گرافن

آماده سازی التراسونیک گرافن بر اساس اثر کاویتاسیون است ، بنابراین ساختار کوانتومی داخل گرافن از بین نمی رود. کاویتاسیون التراسونیک می تواند دامنه با فرکانس بالا را از طریق سونوگرافی با قدرت بالا ایجاد کند. سونوگرافی با قدرت بالا می تواند برای پردازش مایعات ، مانند مخلوط کردن ، امولسیون ، پراکندگی و تجمع و یا آسیاب استفاده شود. هنگامی که مایع با شدت زیاد فراصوت می شود ، امواج صوتی که به محیط مایع انتشار می یابند باعث ایجاد چرخه های فشار بالا (فشرده سازی) و فشار کم (بازتاب) متناوب می شوند ، سرعت وابسته به فرکانس است. در چرخه فشار کم ، سونوگرافی با شدت زیاد باعث ایجاد حباب های خلا vo یا حفره های کوچک در مایع می شود. وقتی حباب ها به حجمی می رسند که نمی تواند انرژی را جذب کند ، در طول چرخه فشار بالا به شدت فرو می ریزند. به این پدیده کاویتاسیون گفته می شود.

حفره

تجهیزات پراکندگی التراسونیک ، ارتعاشات با فرکانس بالا را به داخل مایع منتقل می کند و استفاده از این تنش مکانیکی می تواند تجمع ذرات گرافن را جدا کند. هنگامی که مایع به صورت فراصوت پردازش می شود ، امواج صوتی منتشر شده در محیط مایع باعث چرخش فشار متناوب (فشرده سازی) و فشار کم (انعکاس) می شوند. حفره اولتراسونیک در مایع می تواند باعث جت های مایع پرسرعت تا 1000 کیلومتر در ساعت (تقریباً 600 مایل در ساعت) شود. این جت مایع را در فشار زیاد بین ذرات فشرده و گرافن را از یکدیگر جدا می کند. ذرات کوچکتر با جت مایع شتاب می گیرند و با سرعت بالا برخورد می کنند. موج ضربه ای با مقاومت بالا که در اثر برخورد سریع ایجاد می شود به طور مداوم بر روی سطح بدن گرافیت عمل می کند و گرافیت باعث ایجاد انعکاس و ایجاد تنش کششی می شود. وقتی تعداد زیادی میکروبول ترکید ، تنش کششی بین پوسته های گرافیت همچنان افزایش می یابد و پوسته های گرافن به تدریج کنده می شوند.

لایه برداری و پراکندگی گرافن

در صورت استفاده از گرافن به عنوان ماده ، ابتدا باید گرافن به طور مساوی در فرمول پراکنده شود. از آنجا که گرافن آبگریز است ، به دست آوردن پراکندگی گرافن با غلظت بالا بدون سورفاکتانت یا مواد پراکنده مشکل است.

نانو ورقه های گرافن (GNP) را می توان با لایه برداری گرافیت در یک حلال با تیمار اولتراسونیک با قدرت بالا تهیه کرد. گرافن لایه بردار اولتراسونیک را می توان با استفاده از پلیمرهای زیستی برای بدست آوردن گرافن قابل پخش در آب ، کاربردی کرد. از طریق حفره اولتراسونیک ، گرافن سنتز شده می تواند بیشتر به یک پراکندگی پایه آب تبدیل شود. وقتی نانومترهای گرافن در مایع مخلوط شوند ، جمع شدن آن آسان است. پراکندگی التراسونیک می تواند گرافن تجمع یافته در آب و تعلیق های غیر آبی را بشکند و می تواند پتانسیل کامل مواد نانو را اعمال کند.

اکسید گرافن محلول در آب است و می تواند به راحتی در یک کلوئید پایدار پخش شود. لایه برداری و پراکندگی التراسونیک یک روش بسیار موثر ، سریع و مقرون به صرفه است که می تواند اکسید گرافن را در مقیاس صنعتی سنتز ، پراکنده و عملکردی کند. به منظور کنترل اندازه صفحات نانو اکسید گرافن (GO) ، روش لایه برداری نقش اساسی دارد. لایه برداری مافوق صوت به دلیل پارامترهای فرآیند دقیق و قابل کنترل ، پرکاربردترین روش لایه لایه سازی در تولید گرافن و گرافن اکسید با کیفیت بالا است.

گرافن

لایه برداری مایع به کمک التراسونیک

لایه برداری مایع (LPE) یک روش موثر برای لایه برداری پوسته های گرافن است. اصل اصلی این است که گرافیت یا اکسید گرافیت را به عنوان ماده اولیه در یک حلال یا سورفاکتانت خاص اضافه کنید تا لایه بینابینی گرم را به هم بزنید و یک محلول پیش تصفیه گرافن ایجاد کنید و سپس از امواج اولتراسونیک ساطع شده توسط یک دستگاه اولتراسونیک با قدرت بالا برای لایه برداری پوست استفاده کنید. گرافن از سطح گرافیت. بیا بیرون.

روش لایه برداری فاز مایع

عوامل اصلی تأثیرگذار در لایه برداری گرافن به کمک اولتراسونیک ، ایجاد حفره در امواج فراصوت و نیروی برشی بالا است. حفره حفره ای در طی عملیات اولتراسونیک باعث خرد شدن گرافیت پراکنده در حلال می شود. نیروی برشی امواج مافوق صوت می تواند باعث ایجاد حلال های میکرو در سطح گرافیت و ارتقا promote جدایی بین لایه های گرافیت شود.

خلاصه

از سیستم اولتراسوند با قدرت بالا می توان برای لایه برداری ، پراکندگی و تهیه گرافن و اکسید گرافن استفاده کرد. پردازنده های اولتراسونیک قابل اطمینان و راکتورهای پیشرفته می توانند نیروی مورد نیاز برای پردازش گرافن را تأمین کرده و شرایط پردازش را به طور دقیق کنترل کنند ، بنابراین نتایج پردازش اولتراسونیک می توانند با دقت به اهداف پردازش مورد نیاز تنظیم شوند.