Ultrasonic Graphene Production

التوليف بالموجات فوق الصوتية للجرافين عن طريق تقشير الجرافيت هو الطريقة الأكثر موثوقية ومفيدة لإنتاج صفائح الجرافين عالية الجودة على نطاق صناعي. Hielscher عالية الأداء المعالجات بالموجات فوق الصوتية هي التي يمكن السيطرة عليها بدقة، ويمكن أن تولد السعات عالية جدا في عملية 24/7. هذا يسمح بإعداد كميات كبيرة من الجرافين البكر بطريقة سهلة ويمكن التحكم في الحجم.

إعداد بالموجات فوق الصوتية من الجرافين

ورقة الجرافيننظرا لأن الخصائص غير العادية للجرافيت معروفة ، فقد تم تطوير عدة طرق لإعداده. إلى جانب الإنتاج الكيميائي للجرافين من أكسيد الجرافين في عمليات متعددة الخطوات ، والتي تحتاج إلى عوامل مؤكسدة ومختزلة قوية للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، غالبا ما يحتوي الجرافين المحضر في ظل هذه الظروف الكيميائية القاسية على كمية كبيرة من العيوب حتى بعد الاختزال مقارنة بالجرافين الذي تم الحصول عليه من طرق أخرى. ومع ذلك ، فإن الموجات فوق الصوتية هي بديل مثبت لإنتاج الجرافين عالي الجودة ، وأيضا بكميات كبيرة. طور الباحثون طرقا مختلفة قليلا باستخدام الموجات فوق الصوتية ، ولكن بشكل عام يعد إنتاج الجرافين عملية بسيطة من خطوة واحدة.

Ultrasonic graphene exfoliation in water

A high-speed sequence (from a to f) of frames illustrating sono-mechanical exfoliation of a graphite flake in water باستخدام UP200S ، الموجات فوق الصوتية 200W مع سونوترودي 3 ملم. تظهر الأسهم مكان الانقسام (التقشير) مع فقاعات التجويف التي تخترق الانقسام.
(دراسة وصور: © Tyurnina et al. 2020

طلب معلومات




لاحظ لدينا سياسة الخصوصية.


UIP2000hdT - الموجات فوق الصوتية 2kW لمعالجة السوائل.

UIP2000hdT – 2kW الموجات فوق الصوتية قوية لتقشير الجرافين

مزايا تقشير الجرافين بالموجات فوق الصوتية

Hielscher نوع مسبار الموجات فوق الصوتية والمفاعلات تحويل تقشير الجرافين إلى عملية فعالة للغاية تستخدم لإنتاج الجرافين من الجرافيت من خلال تطبيق موجات الموجات فوق الصوتية قوية. تقدم هذه التقنية العديد من المزايا مقارنة بالطرق الأخرى لإنتاج الجرافين. الفوائد الرئيسية لتقشير الجرافين بالموجات فوق الصوتية هي التالية:

  • كفاءة عالية: تقشير الجرافين عن طريق الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق هو وسيلة فعالة للغاية لإنتاج الجرافين. يمكن أن تنتج كميات كبيرة من الجرافين عالي الجودة في فترة زمنية قصيرة.
  • تكلفة منخفضة: المعدات اللازمة للتقشير بالموجات فوق الصوتية في إنتاج الجرافين الصناعي غير مكلفة نسبيا مقارنة بالطرق الأخرى لإنتاج الجرافين ، مثل ترسيب البخار الكيميائي (CVD) والتقشير الميكانيكي.
  • قابلية التوسع: يمكن توسيع نطاق تقشير الجرافين عبر الموجات فوق الصوتية بسهولة لإنتاج الجرافين على نطاق واسع. يمكن تشغيل التقشير بالموجات فوق الصوتية وتشتت الجرافين دفعة واحدة وكذلك في عملية مضمنة مستمرة. هذا يجعلها خيارا قابلا للتطبيق للتطبيقات على نطاق صناعي.
  • السيطرة على خصائص الجرافين: تقشير الجرافين والتفريغ باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق يسمح للتحكم الدقيق في خصائص الجرافين المنتجة. وهذا يشمل حجمها وسمكها وعدد طبقاتها.
  • الحد الأدنى من التأثير البيئي: تقشير الجرافين باستخدام ثبت بالموجات فوق الصوتية هو طريقة خضراء لإنتاج الجرافين ، حيث يمكن استخدامه مع المذيبات غير السامة والحميدة بيئيا مثل الماء أو الإيثانول. وهذا يعني أن تفريغ الجرافين بالموجات فوق الصوتية يسمح بتجنب أو تقليل استخدام المواد الكيميائية القاسية أو درجات الحرارة المرتفعة. هذا يجعلها بديلا صديقا للبيئة لطرق إنتاج الجرافين الأخرى.

بشكل عام ، يوفر تقشير الجرافين باستخدام الموجات فوق الصوتية والمفاعلات من نوع مسبار Hielscher طريقة فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير وصديقة للبيئة لإنتاج الجرافين مع تحكم دقيق في خصائص المادة الناتجة.

مثال على الإنتاج البسيط للجرافين باستخدام Sonication

يضاف الجرافيت في خليط من الحمض العضوي المخفف والكحول والماء ، ثم يتعرض الخليط للإشعاع بالموجات فوق الصوتية. يعمل الحمض ك “إسفين جزيئي” الذي يفصل صفائح الجرافين عن الجرافيت الأصلي. من خلال هذه العملية البسيطة ، يتم إنشاء كمية كبيرة من الجرافين غير التالف وعالي الجودة المنتشر في الماء. (آن وآخرون 2010)
 

يظهر الفيديو الخلط بالموجات فوق الصوتية وتشتيت الجرافيت في 250 مل من راتنجات الايبوكسي (Toolcraft L) ، باستخدام الخالط بالموجات فوق الصوتية (UP400St ، Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics يجعل المعدات لتفريق الجرافيت، الجرافين، الكربون نانوتيب، أسلاك نانوية أو الحشو في المختبر أو في عمليات الإنتاج كبيرة الحجم. التطبيقات النموذجية هي تشتيت المواد النانوية والمواد الدقيقة أثناء عملية التشغيل أو للتشتت في الراتنجات أو البوليمرات.

امزج راتنجات الايبوكسي مع حشو الجرافيت باستخدام الخالط بالموجات فوق الصوتية UP400St (400 واط)

صورة مصغرة للفيديو

 

يتم إنتاج صفائح الجرافين النانوية المكدسة ذات الطبقات القليلة الخالية من العيوب عن طريق صوتنة

صور مجهر إلكتروني انتقال عالية الدقة لصفائح الجرافين النانوية التي تم الحصول عليها
عن طريق تشتت الطور المائي بمساعدة الموجات فوق الصوتية وطريقة هامر.
(دراسة وجرافيك: غانم ورحيم، 2018)

 
لمعرفة المزيد حول تخليق الجرافين بالموجات فوق الصوتية والتشتت والوظائف ، يرجى النقر هنا:

 

التقشير المباشر بالجرافين

تسمح الموجات فوق الصوتية بإعداد الجرافين في المذيبات العضوية أو المواد الخافضة للتوتر السطحي / المحاليل المائية أو السوائل الأيونية. هذا يعني أنه يمكن تجنب استخدام عوامل مؤكسدة أو مختزلة قوية. ستانكوفيتش وآخرون (2007) أنتج الجرافين عن طريق التقشير تحت الموجات فوق الصوتية.
كشفت صور AFM لأكسيد الجرافين المقشر بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية بتركيزات 1 مجم / مل في الماء دائما عن وجود صفائح ذات سمك موحد (~ 1 نانومتر ؛ يظهر المثال في الصورة أدناه). لم تحتوي هذه العينات المقشرة جيدا من أكسيد الجرافين على صفائح أكثر سمكا أو أرق من 1 نانومتر ، مما أدى إلى استنتاج مفاده أن التقشير الكامل لأكسيد الجرافين وصولا إلى صفائح أكسيد الجرافين الفردية قد تحقق بالفعل في ظل هذه الظروف. (ستانكوفيتش وآخرون 2007)

تحقيقات ومفاعلات الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة Hielscher هي الأداة المثالية لإعداد الجرافين - سواء في نطاق المختبر أو في تيارات العمليات التجارية الكاملة

صورة AFM لأوراق GO المقشرة مع ثلاثة ملامح ارتفاع تم الحصول عليها في مواقع مختلفة
(الصورة والدراسة: ©ستانكوفيتش وآخرون ، 2007)

تحضير صفائح الجرافين

أظهر Stengl et al. التحضير الناجح لألواح الجرافين النقية بكميات كبيرة أثناء إنتاج مركب نانوي TiO2 من الجرافين غير متكافئ عن طريق التحلل الحراري للتعليق مع صفائح الجرافين النانوية ومجمع تيتانيا بيروكسو. تم إنتاج صفائح الجرافين النانوية النقية من الجرافيت الطبيعي باستخدام مجال تجويف عالي الكثافة تم إنشاؤه بواسطة معالج الموجات فوق الصوتية Hielscher UIP1000hd في مفاعل بالموجات فوق الصوتية مضغوط عند 5 بار. يمكن استخدام صفائح الجرافين التي تم الحصول عليها ، مع مساحة سطح محددة عالية وخصائص إلكترونية فريدة ، كدعم جيد ل TiO2 لتعزيز نشاط التحفيز الضوئي. تدعي مجموعة البحث أن جودة الجرافين المحضر بالموجات فوق الصوتية أعلى بكثير من الجرافين الذي تم الحصول عليه بواسطة طريقة هامر ، حيث يتم تقشير الجرافيت وأكسده. كما يمكن التحكم بدقة في الظروف الفيزيائية في مفاعل الموجات فوق الصوتية وبافتراض أن تركيز الجرافين كمنشط سيختلف في حدود 1 – 0.001٪ ، يتم تثبيت إنتاج الجرافين في نظام مستمر على نطاق تجاري بسهولة. الموجات فوق الصوتية الصناعية والمفاعلات المضمنة لتقشير فعال من الجرافين عالية الجودة متاحة بسهولة.

Ultrasonic reactor for the exfoliation of graphene.

مفاعل بالموجات فوق الصوتية لتقشير وتشتت الجرافين.

التحضير عن طريق العلاج بالموجات فوق الصوتية لأكسيد الجرافين

أظهر Oh et al. (2010) طريقا تحضيريا باستخدام التشعيع بالموجات فوق الصوتية لإنتاج طبقات أكسيد الجرافين (GO). لذلك ، قاموا بتعليق خمسة وعشرين ملليغرام من مسحوق أكسيد الجرافين في 200 مل من الماء غير المتأين. عن طريق التحريك حصلوا على تعليق بني غير متجانس. تم صوتنة المعلقات الناتجة (30 دقيقة ، 1.3 × 105J) ، وبعد التجفيف (عند 373 كلفن) تم إنتاج أكسيد الجرافين المعالج بالموجات فوق الصوتية. أظهر التحليل الطيفي FTIR أن العلاج بالموجات فوق الصوتية لم يغير المجموعات الوظيفية لأكسيد الجرافين.

Ultrasonically exfoliated graphene oxide nanosheets

صورة SEM للصفائح النانوية البكر من الجرافين التي تم الحصول عليها عن طريق الموجات فوق الصوتية (Oh et al. ، 2010)

تشغيل صفائح الجرافين

يصف Xu and Suslick (2011) طريقة مريحة من خطوة واحدة لإعداد الجرافيت الوظيفي للبوليسترين. في دراستهم ، استخدموا رقائق الجرافيت والستايرين كمواد خام أساسية. من خلال صوتنة رقائق الجرافيت في الستايرين (مونومر تفاعلي) ، أدى التشعيع بالموجات فوق الصوتية إلى تقشير ميكانيكي كيميائي لرقائق الجرافيت إلى صفائح جرافين أحادية الطبقة وقليلة الطبقات. في الوقت نفسه ، تم تحقيق تشغيل صفائح الجرافين بسلاسل البوليسترين.
يمكن تنفيذ نفس عملية التشغيل مع مونومرات الفينيل الأخرى للمركبات القائمة على الجرافين.

الموجات فوق الصوتية عالية الأداء هي تقشير موثوق وفعال للغاية من نانو الجرافين البكر في الإنتاج المضمن المستمر.

نظام الموجات فوق الصوتية للطاقة الصناعية لتقشير الجرافين الصناعي المضمن.

طلب معلومات




لاحظ لدينا سياسة الخصوصية.


مشتتات الجرافين

درجة تشتت الجرافين وأكسيد الجرافين مهمة للغاية لاستخدام الإمكانات الكاملة للجرافين بخصائصه المحددة. إذا لم يتم تشتيت الجرافين في ظل ظروف خاضعة للرقابة ، فإن تشتت تشتت الجرافين يمكن أن يؤدي إلى سلوك غير متوقع أو غير مثالي بمجرد دمجه في الأجهزة نظرا لأن خصائص الجرافين تختلف كدالة لمعلماته الهيكلية. Sonication هو علاج مثبت لإضعاف قوى الطبقة البينية ويسمح بالتحكم الدقيق في معلمات المعالجة المهمة.
"بالنسبة لأكسيد الجرافين (GO) ، الذي يتم تقشيره عادة كصفائح أحادية الطبقة ، ينشأ أحد تحديات التشتت المتعددة الرئيسية من الاختلافات في المنطقة الجانبية للرقائق. لقد ثبت أنه يمكن تحويل متوسط الحجم الجانبي ل GO من 400 نانومتر إلى 20 ميكرومتر عن طريق تغيير مادة بدء الجرافيت وظروف الصوتنة ". (جرين وآخرون 2010)
وقد ثبت تشتت الجرافين بالموجات فوق الصوتية مما أدى إلى ملاط غرامة وحتى الغروية في دراسات أخرى مختلفة. (ليو وآخرون 2011 / بيبي وآخرون 2011 / تشوي وآخرون 2010)
وقد أظهرت Zhang et al. (2010) أنه من خلال استخدام الموجات فوق الصوتية ، يتم تحقيق تشتت مستقر للجرافين بتركيز عال يبلغ 1 مجم · مل − 1 وألواح الجرافين النقية نسبيا ، وتظهر صفائح الجرافين المعدة موصلية كهربائية عالية تبلغ 712 ثانية متر−1. أشارت نتائج أطياف الأشعة تحت الحمراء المحولة فورييه وفحص أطياف رامان إلى أن طريقة التحضير بالموجات فوق الصوتية لها ضرر أقل للهياكل الكيميائية والبلورية للجرافين.

الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتقشير الجرافين

عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية UIP4000hdT للتطبيقات الصناعية. يستخدم نظام الموجات فوق الصوتية عالي الطاقة UIP4000hdT للتقشير المضمن المستمر للجرافين. لإنتاج صفائح نانوية عالية الجودة من الجرافين ، يلزم وجود معدات بالموجات فوق الصوتية موثوقة عالية الأداء. السعة والضغط ودرجة الحرارة معلمات أساسية ، والتي تعتبر ضرورية للتكرار وجودة المنتج المتسقة. Hielscher الفوق صوتيات’ المعالجات بالموجات فوق الصوتية هي أنظمة قوية ويمكن التحكم فيها بدقة ، والتي تسمح بالإعداد الدقيق لمعلمات العملية وإخراج الموجات فوق الصوتية المستمر عالي الطاقة. Hielscher الفوق صوتيات المعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية يمكن أن تقدم السعات عالية جدا. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7. للحصول على سعات أعلى ، تتوفر سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية المخصصة. متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.
عملائنا راضون عن المتانة والموثوقية المعلقة لأنظمة الموجات فوق الصوتية Hielscher. يضمن التثبيت في مجالات التطبيق الشاق والبيئات الصعبة والتشغيل 24/7 معالجة فعالة واقتصادية. تكثيف العملية بالموجات فوق الصوتية يقلل من وقت المعالجة ويحقق نتائج أفضل ، أي جودة أعلى ، غلة أعلى ، منتجات مبتكرة.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:

حجم الدفعةمعدل التدفقالأجهزة الموصى بها
0.5 إلى 1.5 ملن.أ.VialTweeter
1 إلى 500 مل10 إلى 200 مل / دقيقةUP100H
10 إلى 2000 مل20 إلى 400 مل / دقيقةUP200Ht, UP400ST
0.1 إلى 20 لتر0.2 إلى 4 لتر / دقيقةUIP2000hdT
10 إلى 100 لتر2 إلى 10 لتر / دقيقةUIP4000hdt
ن.أ.10 إلى 100 لتر / دقيقةUIP16000
ن.أ.أكبرمجموعة من UIP16000

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول الموجات فوق الصوتية لتقشير الجرافين والبروتوكولات والأسعار. سنكون سعداء لمناقشة عملية إنتاج الجرافين معك وأن نقدم لك نظام الموجات فوق الصوتية الذي يلبي متطلباتك!









يرجى ملاحظة سياسة الخصوصية.


تحضير لفائف الكربون النانوية

تشبه لفائف الكربون النانوية الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران. الفرق في MWCNTs هو النصائح المفتوحة وإمكانية الوصول الكامل للأسطح الداخلية إلى الجزيئات الأخرى. يمكن تصنيعها بشكل كيميائي رطب عن طريق إقحام الجرافيت مع البوتاسيوم ، والتقشير في الماء وصوتنة التعليق الغروي. (راجع فيكوليس وآخرون 2003) يساعد الموجات فوق الصوتية على التمرير لأعلى من أحاديات طبقات الجرافين إلى لفائف الكربون النانوية (انظر الرسم أدناه). تم تحقيق كفاءة تحويل عالية بنسبة 80٪ ، مما يجعل إنتاج اللفائف النانوية مثيرا للاهتمام للتطبيقات التجارية.

التوليف بمساعدة الموجات فوق الصوتية من لفائف الكربون النانوية

التوليف بالموجات فوق الصوتية من لفائف الكربون النانوية (Viculis et al. 2003)

تحضير الشرائط النانوية

وجدت مجموعة البحث Hongjie Dai وزملاؤه من جامعة ستانفورد تقنية لإعداد الأشرطة النانوية. شرائط الجرافين عبارة عن شرائط رقيقة من الجرافين قد يكون لها خصائص أكثر فائدة من صفائح الجرافين. عند عرض حوالي 10 نانومتر أو أصغر ، يشبه سلوك شرائط الجرافين أشباه الموصلات حيث تجبر الإلكترونات على التحرك بالطول. وبالتالي ، قد يكون من المثير للاهتمام استخدام الأشرطة النانوية ذات الوظائف الشبيهة بأشباه الموصلات في الإلكترونيات (على سبيل المثال لرقائق الكمبيوتر الأصغر والأسرع).
Dai et al. تحضير قواعد شرائط الجرافين النانوية على خطوتين: أولا ، قاموا بفك طبقات الجرافين من الجرافيت عن طريق المعالجة الحرارية 1000 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة في 3٪ هيدروجين في غاز الأرجون. ثم ، تم تقسيم الجرافين إلى شرائح باستخدام الموجات فوق الصوتية. تتميز الأشرطة النانوية التي تم الحصول عليها بواسطة هذه التقنية بأنها أكثر سلاسة’ حواف من تلك التي صنعتها الوسائل الحجرية التقليدية. (جياو وآخرون 2009)

قم بتنزيل المقال كاملا بصيغة PDF هنا:
إنتاج الجرافين بمساعدة الموجات فوق الصوتية


حقائق تستحق المعرفة

ما هو الجرافين؟

يتكون الجرافيت من صفائح ثنائية الأبعاد من ذرات الكربون المهجنة sp2 والمرتبة سداسية - الجرافين - التي يتم تكديسها بانتظام. تتميز صفائح الجرافين الرقيقة الذرية ، والتي تشكل الجرافيت من خلال تفاعلات غير مترابطة ، بمساحة سطح أكبر للغاية. يظهر الجرافين قوة وصلابة غير عادية على طول مستوياته القاعدية التي تصل إلى حوالي 1020 جيجا باسكال تقريبا من قيمة قوة الماس.
الجرافين هو العنصر الهيكلي الأساسي لبعض المتآصلات بما في ذلك ، إلى جانب الجرافيت ، أيضا الأنابيب النانوية الكربونية والفوليرين. يستخدم الجرافين كمادة مضافة ، ويمكن أن يعزز بشكل كبير الخصائص الكهربائية والفيزيائية والميكانيكية والحاجز لمركبات البوليمر عند الأحمال المنخفضة للغاية. (شو ، سوسليك 2011)
من خلال خصائصه ، يعتبر الجرافين مادة من صيغ التفضيل وبالتالي يعد واعدا للصناعات التي تنتج المركبات أو الطلاء أو الإلكترونيات الدقيقة. يصف Geim (2009) الجرافين بأنه مادة فائقة بإيجاز في الفقرة التالية:
"إنها أنحف مادة في الكون وأقوى مادة تم قياسها على الإطلاق. تظهر حاملات الشحن الخاصة بها حركة جوهرية عملاقة ، ولها أصغر كتلة فعالة (وهي صفر) ويمكنها السفر لمسافات طويلة بالميكرومتر دون التشتت في درجة حرارة الغرفة. يمكن للجرافين أن يحافظ على الكثافات الحالية 6 أوامر أعلى من النحاس ، ويظهر الموصلية الحرارية القياسية والصلابة ، وهو غير منفذ للغازات ويوفق بين الصفات المتضاربة مثل الهشاشة والليونة. يتم وصف نقل الإلكترون في الجرافين من خلال معادلة تشبه ديراك ، والتي تسمح بالتحقيق في الظواهر الكمومية النسبية في تجربة على مقاعد البدلاء.
نظرا لهذه الخصائص المادية البارزة ، يعد الجرافين أحد أكثر المواد الواعدة ويقف في بؤرة أبحاث المواد النانوية.

التطبيقات المحتملة للجرافين

التطبيقات البيولوجية: تم إعطاء مثال على تحضير الجرافين بالموجات فوق الصوتية واستخدامه البيولوجي في دراسة "تخليق مركبات الجرافين والذهب النانوية عبر الاختزال الكيميائي للسونوكيميائية" بواسطة Park et al. (2011) ، حيث تم تصنيع مركب نانوي من جسيمات أكسيد الجرافين النانوية المختزلة - الذهب (Au) عن طريق تقليل أيونات الذهب في وقت واحد وإيداع جزيئات الذهب النانوية على سطح أكسيد الجرافين المختزل في وقت واحد. لتسهيل تقليل أيونات الذهب وتوليد وظائف الأكسجين لتثبيت جسيمات الذهب النانوية على أكسيد الجرافين المختزل ، تم تطبيق تشعيع الموجات فوق الصوتية على خليط المواد المتفاعلة. يظهر إنتاج الجزيئات الحيوية المعدلة بالببتيد المرتبط بالذهب إمكانات التشعيع بالموجات فوق الصوتية لمركبات الجرافين والجرافين. وبالتالي ، يبدو أن الموجات فوق الصوتية أداة مناسبة لإعداد جزيئات حيوية أخرى.
الإلكترونيات: الجرافين مادة وظيفية للغاية للقطاع الإلكتروني. من خلال التنقل العالي لحاملات الشحن داخل شبكة الجرافين ، فإن الجرافين له أهمية قصوى لتطوير المكونات الإلكترونية السريعة في تقنية التردد العالي.
المستشعرات: يمكن استخدام الجرافين المقشر بالموجات فوق الصوتية لإنتاج مستشعرات موصلية عالية الحساسية وانتقائية (تتغير مقاومتها بسرعة >10 000٪ في بخار الإيثانول المشبع) ، والمكثفات الفائقة ذات السعة النوعية العالية للغاية (120 فهرنهايت / جم) ، وكثافة الطاقة (105 كيلو واط / كجم) ، وكثافة الطاقة (9.2 واط / كجم). (آن وآخرون 2010)
الكحول: لإنتاج الكحول: قد يكون التطبيق الجانبي هو استخدام الجرافين في إنتاج الكحول ، حيث يمكن استخدام أغشية الجرافين لتقطير الكحول وبالتالي جعل المشروبات الكحولية أقوى.
باعتباره الأقوى والأكثر توصيلا للكهرباء وواحدا من أخف المواد وأكثرها مرونة ، يعد الجرافين مادة واعدة للخلايا الشمسية ، والحفز ، والشاشات الشفافة والانبعاثية ، والرنانات الميكانيكية الدقيقة ، والترانزستورات ، مثل الكاثود في بطاريات الليثيوم الهوائية ، للكشف عن المواد الكيميائية فائقة الحساسية ، والطلاءات الموصلة وكذلك الاستخدام كمادة مضافة في المركبات.

مبدأ العمل للموجات فوق الصوتية عالية الطاقة

عند صوتنة السوائل بكثافة عالية ، تؤدي الموجات الصوتية التي تنتشر في الوسائط السائلة إلى تناوب دورات الضغط العالي (الضغط) والضغط المنخفض (التخلخل) ، مع معدلات تعتمد على التردد. خلال دورة الضغط المنخفض ، تخلق الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة فقاعات فراغ صغيرة أو فراغات في السائل. عندما تصل الفقاعات إلى حجم لم تعد قادرة على امتصاص الطاقة عنده ، فإنها تنهار بعنف خلال دورة الضغط العالي. وتسمى هذه الظاهرة التجويف. أثناء الانفجار الداخلي ، يتم الوصول إلى درجات حرارة عالية جدا (حوالي 5000 كلفن) وضغوط (حوالي 2000 ضغط جوي) محليا. ينتج عن انفجار فقاعة التجويف أيضا نفاثات سائلة تصل سرعتها إلى 280 م / ث. (سوسليك 1998) يسبب التجويف المتولد بالموجات فوق الصوتية تأثيرات كيميائية وفيزيائية ، والتي يمكن تطبيقها على العمليات.
توفر سونوكيمياء التجويف الناجم عن التجويف تفاعلا فريدا بين الطاقة والمادة ، مع وجود نقاط ساخنة داخل فقاعات ~ 5000 كلفن ، وضغوط ~ 1000 بار ، ومعدلات تسخين وتبريد >1010 كيلو إس-1 ؛ تسمح هذه الظروف الاستثنائية بالوصول إلى مجموعة من مساحات التفاعل الكيميائي التي لا يمكن الوصول إليها عادة ، مما يسمح بتوليف مجموعة واسعة من المواد ذات البنية النانوية غير العادية. (بانج 2010)

الأدب / المراجع

  • FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
  • FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
  • Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
  • Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
  • Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
  • Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
  • An, X.; Simmons, T.; Shah, R.; Wolfe, C.; Lewis, K. M.; Washington, M.; Nayak, S. K.; Talapatra, S.; Kar, S. (2010): Stable Aqueous Dispersions of Noncovalently Functionalized Graphene from Graphite and their Multifunctional High-Performance Applications. Nano Letters 10/2010. pp. 4295-4301.
  • Baby, T. Th.; Ramaprabhu, S. (2011): Enhanced convective heat transfer using graphene dispersed nanofluids. Nanoscale Research Letters 6:289, 2011.
  • Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
  • Choi, E. Y.; Han, T. H.; Hong, J.; Kim, J. E.; Lee, S. H.; Kim, H. W.; Kim, S. O. (2010): Noncovalent functionalization of graphene with end-functional polymers. Journal of Materials Chemistry 20/ 2010. pp. 1907-1912.
  • Geim, A. K. (2009): Graphene: Status and Prospects. Science 324/2009. pp. 1530-1534.
  • Green, A. A.; Hersam, M. C. (2010): Emerging Methods for Producing Monodisperse Graphene Dispersions. Journal of Physical Chemistry Letters 2010. pp. 544-549.
  • Guo, J.; Zhu, S.; Chen, Z.; Li, Y.; Yu, Z.; Liu, Z.; Liu, Q.; Li, J.; Feng, C.; Zhang, D. (2011): Sonochemical synthesis of TiO2 nanoparticles on graphene for use as photocatalyst
  • Hasan, K. ul; Sandberg, M. O.; Nur, O.; Willander, M. (2011): Polycation stabilization of graphene suspensions. Nanoscale Research Letters 6:493, 2011.
  • Liu, X.; Pan, L.; Lv, T.; Zhu, G.; Lu, T.; Sun, Z.; Sun, C. (2011): Microwave-assisted synthesis of TiO2-reduced graphene oxide composites for the photocatalytic reduction of Cr(VI). RSC Advances 2011.
  • Malig, J.; Englert, J. M.; Hirsch, A.; Guldi, D. M. (2011): Wet Chemistry of Graphene. The Electrochemical Society Interface, Spring 2011. pp. 53-56.
  • Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): The Effect of Thermal and Ultrasonic Treatment on the Formation of Graphene-oxide Nanosheets. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. pp. 1097-1102.
  • Sametband, M.; Shimanovich, U.; Gedanken, A. (2012): Graphene oxide microspheres prepared by a simple, one-step ultrasonication method. New Journal of Chemistry 36/2012. pp. 36-39.
  • Savoskin, M. V.; Mochalin, V. N.; Yaroshenko, A. P.; Lazareva, N. I.; Konstanitinova, T. E.; Baruskov, I. V.; Prokofiev, I. G. (2007): Carbon nanoscrolls produced from acceptor-type graphite intercalation compounds. Carbon 45/2007. pp. 2797-2800.
  • Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. (2007): Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon 45/2007. pp. 1558-1565.
  • Viculis, L. M.; Mack, J. J.; Kaner, R. B. (2003): A Chemical Route To Carbon Nanoscrolls. Science, 299/1361; 2003.
  • Xu, H.; Suslick, K. S. (2011): Sonochemical Preparation of Functionalized Graphenes. In: Journal of American Chemical Society 133/2011. pp. 9148-9151.
  • Zhang, W.; He, W.; Jing, X. (2010): Preparation of a Stable Graphene Dispersion with High Concentration by Ultrasound. Journal of Physical Chemistry B 32/114, 2010. pp. 10368-10373.
  • Jiao, L.; Zhang, L.; Wang, X.; Diankov, G.; Dai, H. (2009): Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes. Nature 458/ 2009. pp. 877-880.
  • Park, G.; Lee, K. G.; Lee, S. J.; Park, T. J.; Wi, R.; Kim, D. H. (2011): Synthesis of Graphene-Gold Nanocomposites via Sonochemical Reduction. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 7/11, 2011. pp. 6095-6101.
  • Zhang, R.Q.; De Sakar, A. (2011): Theoretical Studies on Formation, Property Tuning and Adsorption of Graphene Segments. In: M. Sergey (ed.): Physics and Applications of Graphene – Theory. InTech 2011. pp. 3-28.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.


سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك.

Let's get in contact.