Suda dağılan qrafenin ultrasəs peelingi
- Mono və iki qatlı qrafen nano vərəqləri yüksək ötürmə qabiliyyəti ilə və aşağı qiymətə ultrasəs aşındırma yolu ilə sürətlə istehsal oluna bilər.
- Ultrasonik aşındırılmış qrafen suda dağılan qrafen əldə etmək üçün biopolimerlərlə funksionallaşdırıla bilər.
- Ultrasonik kavitasiya ilə sintez edilmiş qrafen daha sonra sabit su əsaslı dispersiyaya çevrilə bilər.
Yüksək keyfiyyətli qrafenin ultrasəs peelingi
Ultrasonikasiya qrafit lopalarından və ya hissəciklərindən qrafen təbəqələrini (mono, iki və bir neçə qatlı qrafen) istehsal etmək üçün etibarlı bir üsuldur. Top və rulon dəyirmanları və ya yüksək kəsici qarışdırıcılar kimi digər ümumi aşındırma üsulları aşağı keyfiyyət və aqressiv reagentlərin və həlledicilərin istifadəsi ilə əlaqələndirilsə də, ultrasəs aşındırma üsulu yüksək keyfiyyətli məhsuldarlığı, yüksək proses qabiliyyəti və yumşaq emal şəraiti ilə inandırır.
Ultrasonik kavitasiya sıx kəsmə qüvvələri yaradır ki, bu da yığılmış qrafit təbəqələrini mono-, iki- və bir neçə qat qüsursuz qrafenə ayırır.
Sonication vasitəsilə suda dağılan qrafen təbəqələri
Ultrasəsləşdirmə suda və ya üzvi həlledicilərdə karbonnanoboruları açmaq üçün təkrarlanan nəticələri olan effektiv prosedurdur.[/caption]Normal şəraitdə qrafen suda çətin dağılır və sulu mühitdə dispersiya edildikdə aqreqatlar və ağlomeratlar əmələ gətirir. Sulu sistemlərin ucuz, toksik olmayan, ekoloji cəhətdən təmiz olması kimi əhəmiyyətli üstünlükləri olduğundan, su əsaslı qrafen sistemləri qrafen istehsalçıları və aşağı axın sənayesi üçün olduqca cəlbedicidir.
Suda dağılan qrafen nano vərəqləri əldə etmək üçün ultrasəslə aşınmış qrafen pullulan, xitosan, alginat, jelatin və ya ərəb saqqızı kimi polisaxaridlər/biopolimerlərlə dəyişdirilir.
- yüksək keyfiyyətli qrafen
- yüksək məhsuldarlıq
- su əsaslı dispersiya
- yüksək konsentrasiya
- yüksək səmərəlilik
- sürətli proses
- aşağı qiymət
- yüksək məhsuldarlıq
- ekoloji cəhətdən təmiz
Sənaye miqyaslı qrafen aşındırma üçün zond tipli ultrasəs cihazları ilə ultrasəs reaktoru
Ultrasonik vasitələrdən istifadə edərək qrafiti birbaşa aşındırma protokolu
Qeyri-ion pullulan və anion alginat (1,0 q) ayrıca 20 ml distillə edilmiş suda həll edildi, halbuki kationik xitosan (0,4 q) 20 ml distillə edilmiş suda 1 kütlə% sirkə turşusu ilə həll edildi. Qrafit tozu sulu biopolimer məhlullarında səpələnmiş və titan sonotrodu (mikro uc S3, ucun diametri 3 mm, maksimum amplituda) ilə təchiz edilmiş UP200S (maksimum güc 200 Vt, tezlik 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, Almaniya) zond tipli ultrasəs cihazından istifadə etməklə müalicə edilmişdir. 210µm, akustik güc sıxlığı və ya səth intensivliyi 460 W sm-2) aşağıdakı şərtlərdə: 0,5 dövr və 50% amplituda, müvafiq olaraq 10, 20, 30 və 60 dəqiqə müddətində. Ən yaxşı nəticələr 30 dəqiqə sonikasiya zamanı əldə edilmişdir. Sonikasiya 30 dəqiqə ərzində 16,25 Vt gücündə, enerji istehlakı (vahid həcminə görə enerji çıxışı) 731 Ws ml-1 ilə tətbiq edilmişdir.
Daha sonra, qarışıqlar aşınmamış qrafit hissəciklərini çıxarmaq üçün 60 dəqiqə ərzində 1500 rpm-də sentrifuqa edildi və sonra 5 dəfə yuyuldu və artıq biopolimerləri çıxarmaq üçün yenidən 5000 rpm-də 20 dəqiqə sentrifuqa edildi. Nəticədə tünd-boz məhlullar kütlə itkisi olmayana qədər 40ºC-də vakuumda qurudulmuşdur. Yaranan polimer-qrafen tozları xarakteristika üçün suda (pullulan və xitosan üçün 1 mq ml-1; alginat üçün 0,18 mq ml-1) yenidən dispers edildi. Pullulan-, alginate- və xitosan-assisted ultrasəslə əldə edilən qrafen təbəqələri müvafiq olaraq pull-G, alg-G və chit-G kimi göstərilmişdir.
Üç sistemdən pullulan və xitozan qrafitin aşındırılmasında alginatdan daha təsirli olmuşdur. Bu üsul yalnız aşağı yan (kənar) qüsurları olan aşınmış mono, iki və bir neçə qatlı qrafen təbəqələr verdi. Qrafen səthində biopolimerlərin adsorbsiyası sulu dispersiyanın uzunmüddətli sabitliyini (6 aydan çox) təmin edir.
(müq. Unalan et al. 2015)
Suda qrafit ləpəsinin sono-mexaniki aşınmasını göstərən kadrların yüksək sürətli ardıcıllığı (a-dan f-ə qədər) UP200S istifadə edərək, 3 mm sonotrode ilə 200W ultrasəs cihazı. Oxlar parçalanma yerini (eksfoliasiya) göstərir, boşluğa nüfuz edən kavitasiya qabarcıqları ilə.
(tədqiqat və şəkillər: © Tyurnina et al. 2020
Pull-G-nin TEM şəkilləri: (a) 10 dəqiqə; (b) 20 dəq; (c) 30 dəq; (d) 60 dəq; (e) 30 dəqiqə ərzində çit-G; (f) 30 dəqiqə ərzində alg-G. (Unalan et al. 2015)
Qrafen soyulması üçün ultrasəs cihazları
Hielscher yüksək güclü ultrasəs prosessorları qrafit və qrafenin müvəffəqiyyətlə aşındırılması və yayılması üçün bütün dünyada istifadə olunur. Bizim ultrasəs disperserlərimiz laboratoriyadan və dəzgahdan tutmuş tam sənaye istehsal vahidlərinə qədər mövcuddur. Sağlamlıq, 24/7 əməliyyat və aşağı texniki xidmətlə yanaşı, Hielscher ultrasəs cihazları yüksək emal asanlığı və xətti miqyaslılıqla inandırır.
Proseslər laboratoriyada asanlıqla sınaqdan keçirilə və optimallaşdırıla bilər. Bundan sonra, bütün proses nəticələri kommersiya istehsal səviyyəsinə tamamilə xətti ölçülə bilər. Bu, sonikasiyanı yüksək keyfiyyətli qrafen təbəqələrinin yüksək həcmi üçün effektiv və səmərəli istehsal üsuluna çevirir.
Hielscher Ultrasonics sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitüdlər verə bilər. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Uyğun ultrasəs reaktorları yüksək keyfiyyətli qrafen nanosheetlərinin, eləcə də sabit nanosheet dispersiyalarının etibarlı və təhlükəsiz kütləvi istehsalı imkanlarını təmin edir.
Hielscher-in ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş şəraitində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000 |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
2D nanosheets ultrasəs aşındırma mexanizmi.
(tədqiqat və qrafika: Tyurnina və başqaları, 2020)
Bilməyə Dəyər Faktlar
qrafen
Qrafen sp-in bir qatıdır2- bağlı karbon atomları. Qrafen qeyri-adi böyük xüsusi səth sahəsi (2620 m.) kimi unikal material xüsusiyyətləri təklif edir2g-1), 1 TPa Young modulu və 130 GPa daxili gücü ilə üstün mexaniki xüsusiyyətlər, son dərəcə yüksək elektron keçiricilik (otaq temperaturunda elektron hərəkətliliyi 2,5 × 105 sm).2 V-1s-1), çox yüksək istilik keçiriciliyi (3000 W m K-dən yuxarı).-1), ən mühüm xassələri adlandırmaq. Üstün material xüsusiyyətlərinə görə qrafen yüksək performanslı batareyaların, yanacaq elementlərinin, günəş batareyalarının, superkondensatorların, hidrogen anbarlarının, elektromaqnit qalxanlarının və elektron cihazların hazırlanmasında və istehsalında çox istifadə olunur. Bundan əlavə, qrafen bir çox nanokompozitlərə və kompozit materiallara gücləndirici əlavə kimi daxil edilir, məsələn, polimerlərdə, keramikalarda və metal matrislərdə. Yüksək keçiriciliyinə görə qrafen keçirici boyaların və mürəkkəblərin mühüm tərkib hissəsidir.
Sürətli və təhlükəsiz qüsursuz qrafenin ultrasəslə hazırlanması böyük həcmdə aşağı xərclərlə qrafenin tətbiqlərini getdikcə daha çox sənayedə genişləndirməyə imkan verir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- 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.
- Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-assisted rapid exfoliation of graphite platelets into high quality water-dispersible graphene sheets. RSC Advances 5, 2015. 26482–26490.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir laboratoriya üçün sənaye ölçüsü.