Qrafenin ultrasəslə dispersləşdirilməsi

Qrafeni kompozitlərə daxil etmək üçün onu tərkibin bütün həcmi boyunca bərabər paylanan ayrı-ayrı nanotəbəqələr şəklində dispersləşdirmək və ya eksfoliasiya etmək vacibdir. Qrafenin aqlomeratları nə qədər tam parçalanarsa, onun qeyri-adi material xassələrindən bir o qədər yaxşı istifadə etmək olar. Ultrasəslə dispersləşdirmə hətta yüksək konsentrasiyalarda və özlülüklərdə belə üstün hissəcik paylanması və dispersiya sabitliyi təmin edir. Bu üsul ənənəvi qarışdırma texnikalarını xeyli üstələyən əla dispersiya keyfiyyəti verir.

Qrafenin ultrasəslə dispersləşdirilməsi

Kompozitlərə qrafenin möhkəmliyi kimi üstün xüsusiyyətlərini vermək üçün qrafen matrisdə bərabər dispersləşdirilməli və ya altlığın üzərinə nazik təbəqəli örtük kimi çəkilməlidir. Alınan materialın xassələrinə təsir edən əsas amillərə aqlomerasiya, sedimentasiya və matris daxilində dispersləşmə və ya altlıq üzərində hissəciklərin paylanması daxildir.
Qrafenin hidrofob təbiətinə görə səthi aktiv maddələr və ya dispersləşdirici maddələr olmadan sabit və yüksək konsentrasiyalı dispersiya yaratmaq çətindir. Van der Waals qüvvələrini aşmaq üçün güclü sürüşmə qüvvələri tələb olunur və bu qüvvələr ultrasəs kavitasiyası ilə effektiv şəkildə yaradıla bilər. Bu, sabit dispersiyaların hazırlanması üçün ən qabaqcıl üsuldur.

Qrafenin yüksək emal məhsuldarlığı ilə emalı üçün 5x 4kW sonikatorlarla təchiz edilmiş MultiSonoReactor MSR-5

Qrafenin yüksək emal məhsuldarlığı ilə dispersləşdirilməsi üçün sənaye sonikatorları.

Yüksək güclü zond tipli sonikatorlarla ultrasəslə təbəqələrə ayırma üsulundan istifadə edərək yüksək keyfiyyətli birtəbəqəli qrafen istehsal etməyi öyrənin. Sonikasiya yüksək çıxımla və əla təbəqə keyfiyyəti ilə qrafen dispersiyalarının istehsalı üçün sadə, səmərəli və miqyası artırıla bilən üsuldur.

2kW gücündə UIP2000hdT sonikatoru, 4kW gücündə UIP4000hdT sonikatoru, 6kW gücündə UIP6000hdT sonikatoru və ya 16kW gücündə UIP16000hdT sonikatoru kimi ultrasəs dispersləşdiricisindən istifadə etməklə yüksək elektrik keçiriciliyinə (712 S·m-1), yaxşı dispersliyə və yüksək konsentrasiyaya malik qrafeni asanlıqla hazırlamaq mümkündür. Sonikasiya həmçinin təxminən 65°C kimi aşağı proses temperaturunda sabit qrafen dispersiyası hazırlamağa imkan verir.

Qrafenin eksfoliasiyası və dispersləşdirilməsi üçün Hielscher sənaye zond tipli sonikatorları haqqında əlavə məlumatı və texniki təfərrüatları burada tapa bilərsiniz:

Bütün Hielscher sonikatorları bütün vacib proses parametrlərinə dəqiq nəzarət etməyə imkan verir; ultrasəslə dispersləşdirmə texnologiyası qrafenin kimyəvi və kristal strukturlarının zədələnməsinin qarşısını alır – nəticədə dəyişilməmiş, qüsursuz qrafen lopaları əldə edilir.
Hielscher güclü ultrasəs cihazları qrafen və qrafiti böyük həcmlərdə, məsələn, maye fazada eksfoliasiya və qrafenin dispersləşdirilməsi üçün emal edə bilir. Proses parametrlərinə dəqiq nəzarət ultrasəs proseslərinin masaüstü miqyasdan tam kommersiya istehsalına problemsiz miqyaslandırılmasına imkan verir.
Ultrasəslə eksfoliasiya edilmiş, təxminən 3–4 təbəqədən ibarət və ölçüsü təxminən 1μm olan azqatlı qrafen ən azı 63 mg/mL konsentrasiyada (yenidən) dispersləşdirilə bilər.

Qrafen nanolövhəcikləri ultrasəslə emal vasitəsilə uğurla sintez edilə və dispersləşdirilə bilər.

Qrafen nanolövhəciklərinin (b) X3000 və (c) X8000 böyütmədə SEM təsvirləri
(Tədqiqat və təsvirlər: ©Alizadeh et al., 2018)

Üstünlüklər:

yüksək keyfiyyətli qrafen
yüksək emal məhsuldarlığı / yüksək məhsul çıxımı
bərabər dispersləşmə
yüksək konsentrasiya
yüksək özlülüklər
sürətli proses
aşağı xərc
yüksək səmərəlilik
ətraf mühitə uyğunluq

Qrafeni sənaye miqyasında emal etmək üçün yüksək güclü ultrasəs dispersləşdirmə sistemi (7x UIP1000hdT). (Böyütmək üçün klikləyin!)

Qrafen dispersiyaları üçün 7kW gücündə ultrasəs reaktoru

Qrafen üçün ultrasəs homogenizatorları və dispersləşdirici

Hielscher Ultrasonics çoxqatlı həcmli qrafen və qrafiti birqatlı, ikiqatlı və azqatlı qrafenə eksfoliasiya etmək və dispersləşdirmək üçün yüksək güclü ultrasəs sistemləri təqdim edir. Onların etibarlı ultrasəs emal cihazları və qabaqcıl reaktorları konkret proses məqsədlərinə çatmaq üçün lazımi gücü və dəqiq nəzarəti təmin edir.

Ən vacib proses parametrlərindən biri ultrasəs amplitudasıdır; bu, ultrasəs buynuzundakı rəqsi yerdəyişmədir. Hielscher sənaye ultrasəs cihazları 200µm-ə qədər amplitudada fasiləsiz işləməklə çox yüksək amplitudalar təmin etmək üçün hazırlanmışdır. Daha yüksək amplitudalar üçün xüsusi hazırlanmış ultrasəs zondları mövcuddur. Bütün Hielscher sonikatorlarının proses parametrləri tələb olunan proses şəraitinə dəqiq uyğunlaşdırıla və daxili proqram təminatı vasitəsilə izlənilə bilər; bu da yüksək etibarlılıq, sabit keyfiyyət və təkrarlana bilən nəticələr təmin edir. Hielscher sonikatorlarının möhkəm konstruksiyası çətin şəraitdə 24/7 işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur və sonikasiyanı birqatlı və azqatlı qrafen nanotəbəqələrinin böyükmiqyaslı istehsalı üçün üstünlük verilən texnologiyaya çevirir.

Hielscher müxtəlif ölçü və həndəsi formalara malik sonotrodlar və reaktorlar da daxil olmaqla geniş çeşiddə ultrasəs cihazları və aksesuarlar təklif edir. Bu, ən yüksək keyfiyyətə nail olmaq üçün reagentlər, vahid həcmə verilən ultrasəs enerjisi, təzyiq, temperatur və axın sərfi kimi optimal reaksiya şəraitini və amillərini seçməyə imkan verir. Onların ultrasəs reaktorlarında təzyiq bir neçə yüz barg-a qədər artırıla bilər ki, bu da yüksək özlülüklü pastaların (250.000 santipuaza qədər) sonikasiyasını mümkün edir.

Bu imkanlar ultrasəslə delaminasiyanı, eksfoliasiyanı və dispersləşdirməni ənənəvi üyütmə və dəyirmanda xırdalama texnikalarından üstün edir.

Ən yaxşı sonikatorlar Hielscher Ultrasonics tərəfindən istehsal olunur. Onlar gücü, ən müasir texnologiyası və etibarlılığı ilə seçilir.

Hielscher sonikatorları bazarda ən qabaqcıl ultrasəs homogenizatorlarıdır. Hielscher sonikatorlarının təmin etdiyi çoxsaylı üstünlüklərdən yararlanın!

Zond tipli UP100H sonikatoru ilə qrafitin eksfoliasiyası dəyişilməmiş qrafen nanolövhəcikləri verdi

UP100H sonikatoru ilə qrafen nanolövhəciklərinin ultrasəs sintezini göstərən qrafik təsvir
(Tədqiqat və qrafik təsvir: Ghanem and Rehim, 2018)

Qrafen üçün Hielscher sonikatorları:

yüksək güclü ultrasəs
yüksək sürüşmə qüvvələri
yüksək təzyiqlərin tətbiqi imkanı
dəqiq nəzarət
problemsiz miqyaslandırma (xətti)
partiya və axın rejimində emal
təkrarlana bilən nəticələr
etibarlılıq
möhkəmlik
yüksək enerji səmərəliliyi

Əlaqəli mövzular

Bilməyə dəyər faktlar

Qrafen nədir?

Qrafen bir atom qalınlığında karbon təbəqəsidir və qrafenin birqatlı və ya 2D strukturu kimi təsvir edilə bilər (birqatlı qrafen = SLG). Qrafen qeyri-adi dərəcədə böyük xüsusi səth sahəsinə və üstün mexaniki xassələrə (1 TPa Yunq modulu və 130 GPa daxili möhkəmlik) malikdir, yüksək elektrik və istilik keçiriciliyi, yükdaşıyıcıların hərəkətliliyi və şəffaflıq təmin edir, həmçinin qazları keçirmir. Bu material xüsusiyyətlərinə görə qrafen kompozitlərə öz möhkəmliyini, keçiriciliyini və s. vermək üçün möhkəmləndirici əlavə kimi istifadə olunur. Qrafenin xüsusiyyətlərini digər materiallarla birləşdirmək üçün qrafen qarışıqda dispersləşdirilməli və ya altlığın üzərinə nazik təbəqəli örtük kimi çəkilməlidir.
Qrafen nanotəbəqələrini dispersləşdirmək üçün tez-tez maye faza kimi istifadə olunan geniş yayılmış həlledicilərə dimetil sulfoksid (DMSO) , N,N-dimetilformamid (DMF), N-metil-2-pirrolidon (NMP), tetrametilkarbamid (TMU, tetrahidrofuran (THF), propylene carbonateacetone (PC), etanol və formamid daxildir.

Qrafen suda dispersləşdirilə bilərmi?

Bəli, aqreqasiyanın qarşısını almaq və dispersiyanın sabitliyini qorumaq üçün səthi aktiv maddələrdən, polimerlərdən və ya digər sabitləşdirici maddələrdən istifadə etməklə qrafeni suda dispersləşdirmək olar. Zond tipli sonikatorlar kimi etibarlı dispersləşdirmə avadanlıqları da aqlomeratları parçalamaq və qrafen hissəciklərinin ölçüsünü azaltmaq üçün ultrasəs enerjisindən istifadə edərək qrafenin dispersləşdirilməsində mühüm rol oynayır və maye mühitdə daha bərabər və sabit dispersiyaya şərait yaradır.

Qrafen oksid suda həll ola bilərmi?

Bəli, qrafen oksid tərkibində oksigen olan funksional qrupları sayəsində suda həll ola bilər; bu qruplar onun hidrofilliyini artırır və sabit sulu dispersiyalar əmələ gətirməsinə imkan verir.

Qrafeni dispersləşdirmək üçün ən yaxşı həlledici hansıdır?

Qrafeni dispersləşdirmək üçün ən yaxşı həlledici yüksək polyarlığına və qrafen təbəqələrini sabitləşdirmək qabiliyyətinə görə N-metil-2-pirrolidondur (NMP); nəticədə bərabər və sabit dispersiya alınır.

Qrafen niyə suda həll olmur?

Qrafen suda həll olmur, çünki onda su molekulları ilə qarşılıqlı təsir göstərə bilən funksional qruplar yoxdur. Bu, onu hidrofob edir və qrafen təbəqələri arasındakı güclü van der Waals qüvvələri səbəbindən aqreqasiyaya meyilli edir.

Qrafen niyə kompozitlərdə istifadə olunur?

Qrafen bir atom qalınlığı ilə ən nazik, sahə vahidinə düşən təxminən 0,77 mg / 1m² kütləsi ilə ən yüngül və 150.000.000 psi dartılma sərtliyi (poladdan 100–300 dəfə daha möhkəm) və 130.000.000.000 paskal dartılma möhkəmliyi ilə məlum olan ən möhkəm materialdır.
Bundan əlavə, qrafen ən yaxşı istilik keçiricisidir (otaq temperaturunda istilik keçiriciliyi (4,84±0,44) × 10³ – (5,30±0,48) × 10³ W·m^-11·K^-1) və ən yaxşı elektrik keçiricisidir (elektron hərəkətliliyi 15.000 cm²·V^-1·s^-1 göstəricisindən yüksəkdir).
Qrafenin digər vacib xüsusiyyəti ağ işığın πα≈2,3%-ni udması ilə ifadə olunan optik xassəsi və şəffaf görünüşüdür.
Qrafeni matrislərə daxil etməklə bu üstün material xüsusiyyətlərini alınan kompozitə ötürmək olar və həmin kompozit özünəməxsus funksional imkanlar təmin edir. Qrafenlə möhkəmləndirilmiş belə kompozitlər materialların hazırlanması və sənaye tətbiqləri üçün yeni imkanlar yaradır. Öz xüsusiyyətlərinə görə qrafen və qrafen kompozitləri yüksək məhsuldarlıqlı batareyaların, superkondensatorların, keçirici mürəkkəblərin, örtüklərin, fotovoltaik sistemlərin və elektron cihazların istehsalında artıq geniş yayılmışdır.
Hielscher sonikatorları qrafen nanotəbəqələrini kompozit matrislərdə bərabər paylamaq məqsədilə van der Waals qüvvələrini aşmaq üçün tələb olunan yüksək sürüşmə qüvvələrini təmin edir. UIP2000hdT və ya UIP16000 kimi ultrasəs dispersləşdiriciləri qrafen və qrafen oksidlə möhkəmləndirilmiş nanokompozitlər istehsal etmək üçün istifadə olunur.

Ədəbiyyat/İstinadlar

FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
Ivanov R., Hussainova I., Aghayan M., Petrov M. (2014): Graphene Coated Alumina Nanofibres as Zirconia Reinforcement. 9th International DAAAM Baltic Conference of industrial Engineering 24-26 April 2014, Tallinn, Estonia.
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.
Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.

Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs texnologiyası! Hielscher məhsul çeşidi kompakt laboratoriya ultrasəs cihazından masaüstü qurğulara və tam sənaye ultrasəs sistemlərinə qədər bütün spektri əhatə edir.

Hielscher Ultrasonics yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorlarını laboratoriya ölçüsündən sənaye ölçüsünədək istehsal edir.

Qrafenin ultrasəslə dispersləşdirilməsi