Ir-Rwol Ta 'Dispersjoni Ultrasonika fit-Tħejjija tal-Graphene

Id-dispersjoni ultrasonika hija metodu affidabbli biex tipproduċi saffi ta 'graphene minn qxur jew partiċelli tal-grafita. Tekniki oħra ta 'dispersjoni komuni bħal imtieħen tal-ballun, imtieħen tar-rombli jew miksers tal-shear għoljin huma suxxettibbli għall-użu ta' reaġenti u solventi aggressivi. It-teknoloġija tad-dispersjoni ultrasonika tista 'tegħleb din il-problema sew u tipprepara materjali tal-graphene b'mod effiċjenti.

Id-dispersjoni ultrasonika tittrasforma l-graphene f'likwidu fi stat imxerred, jiġifieri, tħin ultrasoniku fin jew ultrafine ta 'solidi jew fluwidi minħabba l-effett ta' vibrazzjonijiet ultrasoniċi. Minħabba l-ispeċifiċità tal-kamp ultrasoniku ġġenerat fil-midjum likwidu, id-dispersjoni ultrasonika tipprovdi sospensjoni uniformi, kimikament pura mxerrda ħafna (daqs tal-partiċelli inqas minn 1 μm).

01

Il-prinċipju ta 'preparazzjoni ultrasoniku ta' graphene

Il-preparazzjoni ultrasonika tal-graphene hija bbażata fuq l-effett tal-kavità, għalhekk l-istruttura kwantistika ġewwa l-graphene ma tinqeredx. Kavitazzjoni ultrasonika tiġġenera amplitudnijiet ta 'frekwenza għolja permezz ta' mewġ ultrasoniku ta 'qawwa għolja. Ultrasound ta 'qawwa għolja jista' jintuża għat-trattament ta 'likwidi bħal taħlit, emulsifikazzjoni, tixrid u deagglomerazzjoni jew tħin. Meta likwidu jiġi sonicated b'intensità għolja, il-mewġ tal-ħoss jinfirex fil-mezz likwidu jikkawża ċikli alternanti ta' pressjoni għolja (kompressjoni) u pressjoni baxxa (riflessjoni) b'rata li tiddependi fuq il-frekwenza. Mewġ ultrasoniku ta 'intensità għolja f'ċikli ta' pressjoni baxxa joħolqu bżieżaq żgħar tal-vakwu jew spazji fil-likwidu. Meta l-bżieżaq jilħqu volum fejn ma jistgħux jassorbu l-enerġija, jikkrollaw b'mod vjolenti fiċ-ċiklu ta 'pressjoni għolja. Dan il-fenomenu jissejjaħ kavità.

L-apparat ta 'dispersjoni ultrasonika jittrasmetti vibrazzjonijiet ta' frekwenza għolja fil-likwidu, u l-applikazzjoni ta 'dan l-istress mekkaniku tista' tissepara l-agglomerati tal-partiċelli tal-graphene. Meta likwidi sonicating, mewġ talħoss jinfirex fil-mezz likwidu jikkawżaw ċikli alternanti ta 'pressjoni għolja (kompressjoni) u pressjoni baxxa (riflessjoni). Il-kavità ultrasonika fil-likwidi tirriżulta f'ġettijiet likwidi b'veloċità għolja sa 1000 km/h (madwar 600 mph). Dan il-ġett jagħfas il-likwidu bi pressjoni għolja bejn il-partiċelli u jifred il-graphene minn xulxin. Partiċelli iżgħar huma aċċellerati bil-ġett likwidu u jaħbtu b'veloċità għolja. Il-mewġa ta 'xokk ta' intensità għolja ġġenerata mill-kolliżjoni ta 'veloċità għolja taġixxi kontinwament fuq il-wiċċ tal-ġisem tal-grafita, u l-grafita tirrifletti u tiġġenera stress tat-tensjoni. Meta numru kbir ta 'mikrobubbli jinkisru, l-istress tat-tensjoni bejn il-qxur tal-grafita jiżdied kontinwament, u l-qxur tal-graphene huma gradwalment imqaxxra.

02Esfar u tixrid ta graphene

Jekk il-graphene għandu jintuża bħala materjal, l-ewwel għandu jinxtered b'mod uniformi fil-formulazzjoni. Minħabba l-idrofobija tal-graphene, huwa diffiċli li jinkisbu dispersjonijiet ta 'graphene ta' konċentrazzjoni għolja mingħajr l-istabbilizzazzjoni ta 'surfactants jew dispersanti.

In-nanosheets tal-graphene (GNPs) jistgħu jiġu fabbrikati minn grafita li tqaxxar f'solvent permezz ta 'sonifikazzjoni ta' qawwa għolja. Graphene exfoliated ultrasoniku jista 'jiġi funzjonalizzat bi bijoopolimeri biex tinkiseb graphene li jinxtered fl-ilma. Il-graphene sintetizzat jista 'jiġi pproċessat aktar f'dispersjonijiet stabbli bbażati fuq l-ilma permezz ta' kavitazzjoni ultrasonika. L-agglomerazzjoni sseħħ faċilment meta n-nanomaterjali tal-graphene jitħalltu f'likwidi, u d-dispersjoni ultrasonika tista 'tkisser il-graphene agglomerat f'sospensjonijiet milwiema u mhux milwiema, li jistgħu jġibu l-potenzjal sħiħ tan-nanomaterjali.

L-ossidu tal-grafeni jinħall fl-ilma u jista 'jinfirex faċilment f'kollojdi stabbli. L-tqaxxir u d-dispersjoni ultrasonika huma metodu effiċjenti ħafna, veloċi u kosteffettiv biex jissintetizza, ixerred u funzjonalizza l-ossidu tal-grafeni fuq skala industrijali. Biex tikkontrolla d-daqs tan-nanosheets tal-ossidu tal-graphene (GO), il-metodu ta 'tqaxxir għandu rwol ewlieni. Minħabba l-parametri tal-proċess kontrollabbli b'mod preċiż tiegħu, l-exfoliation ultrasoniku hija l-aktar teknika ta 'delaminazzjoni użata għall-produzzjoni ta' graphene ta 'kwalità għolja u ossidu tal-graphene.

03 Tqaxxir tal-fażi likwida assistita mill-isplużjoni tal-fażi likwida

Tqaxxir tal-fażi likwida (LPE) huwa metodu effiċjenti għall-tqaxxir ta 'qxur tal-graphene. Il-prinċipju ewlieni huwa li żżid grafita jew ossidu tal-grafita bħala materja prima ma 'solvent speċifiku jew surfactant biex tħawwad l-interkalizzazzjoni termali biex tifforma soluzzjoni ta' trattament minn qabel tal-graphene, u mbagħad tuża l-mewġ ultrasoniku emess minn apparat ultrasoniku ta 'qawwa għolja biex tqaxxar il-graphene mill-wiċċ tal-grafita. oħroġ.

Metodu ta' tqaxxir tal-fażi likwida

Il-fatturi ewlenin li jinfluwenzaw l-isfoljazzjoni tal-graphene assistita bl-ultrasonika huma kavità ultrasonika u forza għolja ta 'shear. Il-kavità fil-proċess tat-trattament ultrasoniku tikkawża li l-grafita mxerrda fis-solvent tiġi mgħaffġa u mgħaffġa. Il-forza shear tal-mewġ ultrasoniku tista 'tikkawża li s-solvent jifforma mikro-ġettijiet biex tħalli impatt fuq il-wiċċ tal-grafita, li jippromwovi s-separazzjoni tas-saffi tal-grafita.

04Summary

Sistemi ultrasoniċi ta 'qawwa għolja jistgħu jintużaw għal tqaxxir, dispersjoni u preparazzjoni ta' graphene u ossidu tal-graphene. Proċessuri ultrasoniċi affidabbli u reatturi avvanzati jipprovdu s-saħħa meħtieġa għall-ipproċessar tal-graphene, b'kundizzjonijiet ta 'pproċessar ikkontrollati b'mod preċiż li jippermettu li r-riżultati tal-ipproċessar ultrasoniku jiġu sintonizzati b'mod preċiż mal-mira mixtieqa tal-ipproċessar.