Ultrasəslə qrafen istehsalı
Qrafitin eksfoliasiyası vasitəsilə qrafenin ultrasəs sintezi sənaye miqyasında yüksək keyfiyyətli qrafen təbəqələri istehsal etmək üçün ən etibarlı və üstünlüklü üsuldur. Hielscher yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs prosessorları dəqiq idarə olunur və 24/7 iş rejimində çox yüksək amplitudalar yarada bilir. Bu, böyük həcmdə ilkin quruluşu qorunmuş qrafeni sadə və ölçüləri idarə olunan üsulla hazırlamağa imkan verir.
Qrafenin ultrasəslə hazırlanması
Qrafitin qeyri-adi xüsusiyyətləri məlum olduğundan, onun hazırlanması üçün bir neçə üsul işlənib hazırlanmışdır. Çox güclü oksidləşdirici və reduksiyaedici reagentlər tələb edən çoxmərhələli proseslərdə qrafen oksiddən qrafenin kimyəvi istehsalından əlavə. Üstəlik, bu sərt kimyəvi şəraitdə hazırlanmış qrafen, digər üsullarla əldə edilən qrafenlə müqayisədə, hətta reduksiyadan sonra da çox vaxt çoxlu sayda qüsur ehtiva edir. Bununla belə, ultrasəs yüksək keyfiyyətli qrafeni, o cümlədən böyük miqdarda istehsal etmək üçün sınaqdan çıxmış alternativdir. Tədqiqatçılar ultrasəsdən istifadə edən bir qədər fərqli yollar işləyib hazırlamışlar, lakin ümumilikdə qrafen istehsalı sadə, birmərhələli prosesdir.
Suda qrafit pulcuğunun sonomexaniki eksfoliasiyasını göstərən yüksək sürətli kadrlar ardıcıllığı (a-dan f-ə qədər) – 3-mm sonotrodlu, 200W ultrasəs cihazı olan UP200S vasitəsilə. Oxlar yarığa nüfuz edən kavitasiya qabarcıqları ilə parçalanma (eksfoliasiya) yerini göstərir.
(tədqiqat və şəkillər: © Tyurnina et al. 2020
UIP2000hdT – qrafenin eksfoliasiyası üçün 2kW güclü ultrasəs cihazı
Qrafenin ultrasəs eksfoliasiyasının üstünlükləri
Hielscher zond tipli ultrasəs cihazları və reaktorları qrafenin eksfoliasiyasını güclü ultrasəs dalğalarının tətbiqi ilə qrafitdən qrafen istehsal etmək üçün istifadə olunan yüksək səmərəli prosesə çevirir. Bu texnika qrafen istehsalının digər üsulları ilə müqayisədə bir sıra üstünlüklər təklif edir. Qrafenin ultrasəs eksfoliasiyasının əsas üstünlükləri aşağıdakılardır:
- Yüksək səmərəlilik: Zond tipli ultrasəs emalı vasitəsilə qrafenin eksfoliasiyası qrafen istehsalının çox səmərəli üsuludur. Bu üsulla qısa müddətdə böyük miqdarda yüksək keyfiyyətli qrafen istehsal etmək mümkündür.
- Aşağı xərc: Sənaye qrafen istehsalında ultrasəs eksfoliasiyası üçün tələb olunan avadanlıq kimyəvi buxar çökdürməsi (CVD) və mexaniki eksfoliasiya kimi digər qrafen istehsalı üsulları ilə müqayisədə nisbətən ucuzdur.
- Miqyasın artırılması imkanı: Ultrasəs cihazı vasitəsilə qrafenin eksfoliasiyasının miqyası iri miqyaslı qrafen istehsalı üçün asanlıqla artırıla bilər. Qrafenin ultrasəs eksfoliasiyası və dispersləşdirilməsi həm partiya rejimində, həm də fasiləsiz axın xəttində aparıla bilər. Bu, onu sənaye miqyaslı tətbiqlər üçün yararlı seçimə çevirir.
- Qrafenin xüsusiyyətlərinə nəzarət: Zond tipli ultrasəs emalından istifadə etməklə qrafenin eksfoliasiyası və təbəqələrə ayrılması istehsal olunan qrafenin xüsusiyyətlərinə dəqiq nəzarət etməyə imkan verir. Buraya onun ölçüsü, qalınlığı və təbəqələrinin sayı daxildir.
- Ətraf mühitə minimal təsir: Ultrasəs zondundan istifadə etməklə qrafenin eksfoliasiyası qrafen istehsalının ekoloji üsuludur, çünki bu üsul su və ya etanol kimi toksik olmayan, ətraf mühitə zərərsiz həlledicilərlə tətbiq edilə bilər. Bu o deməkdir ki, qrafenin ultrasəslə təbəqələrə ayrılması sərt kimyəvi maddələrin və ya yüksək temperaturların istifadəsindən yayınmağa və ya onların istifadəsini azaltmağa imkan verir. Bu, onu digər qrafen istehsalı üsullarına ekoloji alternativ edir.
Ümumilikdə, Hielscher zond tipli ultrasəs cihazları və reaktorlarından istifadə etməklə qrafenin eksfoliasiyası alınan materialın xüsusiyyətlərinə dəqiq nəzarət imkanı verən, iqtisadi cəhətdən sərfəli, miqyası artırıla bilən və ekoloji qrafen istehsalı üsulu təklif edir.
Ultrasəs emalından istifadə etməklə qrafenin sadə istehsalına nümunə
Qrafit durulaşdırılmış üzvi turşu, spirt və su qarışığına əlavə edilir, sonra isə qarışıq ultrasəs şüalanmasına məruz qoyulur. Turşu qrafen təbəqələrini ilkin qrafitdən ayıran “molekulyar paz” rolunu oynayır. Bu sadə proseslə suda dispersləşdirilmiş böyük miqdarda zədələnməmiş, yüksək keyfiyyətli qrafen yaradılır. (An et al. 2010)
Qrafen nanotəbəqələrinin yüksək ayırdetməli transmissiya elektron mikroskopu təsvirləri – bu nanotəbəqələr
ultrasəsin köməyi ilə sulu fazada dispersləşdirmə və Hummer üsulu vasitəsilə əldə edilmişdir.
(Tədqiqat və qrafik: Ghanem and Rehim, 2018)
Qrafenin ultrasəs sintezi, dispersləşdirilməsi və funksionallaşdırılması haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün buraya klikləyin:
- Qrafen istehsalı
- Qrafen nanolövhəcikləri
- Su əsaslı qrafen eksfoliasiyası
- Suda dispersləşdirilə bilən qrafen
- Qrafen oksid
- Xenes
Qrafenin birbaşa eksfoliasiyası
Ultrasəs qrafeni üzvi həlledicilərdə, səthi aktiv maddə/su məhlullarında və ya ion mayelərində hazırlamağa imkan verir. Bu o deməkdir ki, güclü oksidləşdirici və ya reduksiyaedici reagentlərin istifadəsindən yayınmaq olar. Stankovich et al. (2007) ultrasəs emalı altında eksfoliasiya yolu ilə qrafen istehsal etmişlər.
Suda 1 mg/mL konsentrasiyada ultrasəs emalı ilə eksfoliasiya edilmiş qrafen oksidin AFM təsvirləri həmişə bərabər qalınlıqlı təbəqələrin mövcudluğunu göstərmişdir (~1 nm; nümunə aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir). Qrafen oksidin bu yaxşı eksfoliasiya edilmiş nümunələrində 1nm-dən nə qalın, nə də nazik təbəqələr olmuşdur; bu isə həmin şəraitdə qrafen oksidin ayrı-ayrı qrafen oksid təbəqələrinə qədər tam eksfoliasiyasının həqiqətən əldə edildiyi qənaətinə gətirib çıxarmışdır. (Stankovich et al. 2007)
Müxtəlif yerlərdə əldə edilmiş üç hündürlük profili ilə eksfoliasiya olunmuş GO təbəqələrinin AFM təsviri
(şəkil və tədqiqat: ©Stankovich et al., 2007)
Qrafen təbəqələrinin hazırlanması
Stengl et al. qrafen nanotəbəqələri və titan dioksidin perokso kompleksi olan suspenziyanın termik hidrolizi ilə qeyri-stexiometrik TiO2 qrafen nanokompozitinin istehsalı zamanı böyük miqdarda saf qrafen təbəqələrinin uğurla hazırlanmasını göstərmişlər. Saf qrafen nanotəbəqələri 5 bar təzyiqli ultrasəs reaktorunda Hielscher ultrasəs prosessoru UIP1000hd tərəfindən yaradılan yüksək intensivlikli kavitasiya sahəsindən istifadə etməklə təbii qrafitdən istehsal edilmişdir. Əldə edilən, yüksək xüsusi səth sahəsinə və unikal elektron xüsusiyyətlərə malik qrafen təbəqələri fotokatalitik aktivliyi artırmaq üçün TiO2 üçün yaxşı daşıyıcı kimi istifadə edilə bilər. Tədqiqat qrupu bildirir ki, ultrasəslə hazırlanmış qrafenin keyfiyyəti qrafitin eksfoliasiya və oksidləşmə olunduğu Hummer üsulu ilə əldə edilən qrafendən xeyli yüksəkdir. Ultrasəs reaktorunda fiziki şərait dəqiq idarə oluna bildiyindən və aşqarlayıcı kimi qrafenin konsentrasiyasının 1 – 0,001% diapazonunda dəyişəcəyi fərziyyəsinə əsasən, kommersiya miqyasında fasiləsiz sistemdə qrafen istehsalını qurmaq asandır. Yüksək keyfiyyətli qrafenin səmərəli eksfoliasiyası üçün sənaye ultrasəs cihazları və axın xəttinə qoşulan reaktorlar asanlıqla əldə edilə bilər.
Qrafenin eksfoliasiyası və dispersləşdirilməsi üçün ultrasəs reaktoru.
Qrafen oksidin ultrasəs emalı ilə hazırlanması
Oh et al. (2010) qrafen oksid (GO) təbəqələri istehsal etmək üçün ultrasəs şüalanmasından istifadə edən hazırlanma yolunu göstərmişlər. Bu məqsədlə onlar iyirmi beş milliqram qrafen oksid tozunu 200 ml deionlaşdırılmış suda suspenziya halına salmışlar. Qarışdırmaqla qeyri-bircins qəhvəyi suspenziya əldə etmişlər. Alınan suspenziyalar ultrasəslə emal edilmiş (30 min, 1,3 × 105J) və qurudulduqdan sonra (373 K temperaturda) ultrasəslə emal edilmiş qrafen oksid əldə olunmuşdur. FTIR spektroskopiyası ultrasəs emalının qrafen oksidin funksional qruplarını dəyişmədiyini göstərmişdir.
Ultrasəs emalı ilə əldə edilmiş ilkin quruluşu qorunmuş qrafen nanotəbəqələrinin SEM təsviri (Oh et al., 2010)
Qrafen təbəqələrinin funksionallaşdırılması
Xu and Suslick (2011) polistirolla funksionallaşdırılmış qrafitin hazırlanması üçün əlverişli birmərhələli üsulu təsvir edirlər. Tədqiqatlarında əsas xammal kimi qrafit pulcuqları və stiroldan istifadə etmişlər. Qrafit pulcuqlarının stirolda (reaktiv monomer) ultrasəslə emalı zamanı ultrasəs şüalanması qrafit pulcuqlarının birtəbəqəli və aztəbəqəli qrafen təbəqələrinə mexanokimyəvi eksfoliasiyasına səbəb olmuşdur. Eyni zamanda, qrafen təbəqələrinin polistirol zəncirləri ilə funksionallaşdırılması əldə edilmişdir.
Eyni funksionallaşdırma prosesi qrafen əsaslı kompozitlər üçün digər vinil monomerlərlə də aparıla bilər.
Qrafenin sənaye axın xəttində eksfoliasiyası üçün güclü sənaye ultrasəs sistemi.
Qrafen dispersiyaları
Qrafenin və qrafen oksidin dispersləşmə dərəcəsi qrafenin özünəməxsus xüsusiyyətləri ilə tam potensialından istifadə etmək üçün son dərəcə vacibdir. Qrafen nəzarət olunan şəraitdə dispersləşdirilməzsə, qrafen dispersiyasının polidispersliyi cihazlara daxil edildikdən sonra gözlənilməz və ya qeyri-ideal davranışa səbəb ola bilər, çünki qrafenin xüsusiyyətləri onun struktur parametrlərindən asılı olaraq dəyişir. Ultrasəs emalı təbəqələrarası qüvvələri zəiflətmək üçün sınaqdan çıxmış üsuldur və mühüm emal parametrlərinə dəqiq nəzarət etməyə imkan verir.
“Adətən birtəbəqəli təbəqələr şəklində eksfoliasiya olunan qrafen oksid (GO) üçün polidispersliyin əsas çətinliklərindən biri pulcuqların müstəvi üzrə sahəsindəki dəyişikliklərdən qaynaqlanır. Göstərilmişdir ki, ilkin qrafit materialını və ultrasəs emalı şəraitini dəyişməklə GO-nun orta müstəvi ölçüsünü 400 nm-dən 20 μm-ə dəyişmək mümkündür.” (Green et al. 2010)
Qrafenin incə və bərabər kolloid suspenziyalarla nəticələnən ultrasəs dispersləşdirilməsi müxtəlif digər tədqiqatlarda da nümayiş etdirilmişdir. (Liu et al. 2011/ Baby et al. 2011/ Choi et al. 2010)
Zhang et al. (2010) göstərmişlər ki, ultrasəs emalından istifadə etməklə 1 mg·mL−1 yüksək konsentrasiyalı sabit qrafen dispersiyası və nisbətən saf qrafen təbəqələri əldə edilir və bu şəkildə hazırlanmış qrafen təbəqələrinin yüksək elektrik keçiriciliyi belədir: 712 S·m−1. Furye çevrilməli infraqırmızı spektrlərin və Raman spektrlərinin tədqiqinin nəticələri ultrasəslə hazırlanma üsulunun qrafenin kimyəvi və kristal strukturlarına daha az zərər verdiyini göstərmişdir.
Qrafenin eksfoliasiyası üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları
Yüksək keyfiyyətli qrafen nanotəbəqələrinin istehsalı üçün etibarlı, yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs avadanlığı tələb olunur. Amplituda, təzyiq və temperatur təkrarlana bilmə və sabit məhsul keyfiyyəti üçün həlledici olan əsas parametrlərdir. Hielscher Ultrasonics şirkətinin ultrasəs prosessorları proses parametrlərini dəqiq təyin etməyə və fasiləsiz yüksək güclü ultrasəs çıxışına imkan verən güclü və dəqiq idarə olunan sistemlərdir. Hielscher Ultrasonics sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitudalar təmin edə bilir. 200µm-ə qədər amplitudalarda 24/7 iş rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür. Daha yüksək amplitudalar üçün xüsusi sifarişlə hazırlanmış ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Hielscher şirkətinin ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş rejimində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Müştərilərimiz Hielscher Ultrasonics sistemlərinin müstəsna möhkəmliyindən və etibarlılığından məmnundurlar. Ağır iş rejimi tələb edən tətbiq sahələrində, tələbkar mühitlərdə və 24/7 iş rejimində quraşdırılma səmərəli və qənaətli emalı təmin edir. Prosesin ultrasəslə intensivləşdirilməsi emal müddətini azaldır və daha yaxşı nəticələrə, yəni daha yüksək keyfiyyətə, daha yüksək çıxımlara və innovativ məhsullara nail olur.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü haqqında məlumat verir:
| Partiyanın həcmi | Həcm sərfi | Tövsiyə olunan cihazlar |
|---|---|---|
| 0,5 – 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 – 500mL | 10 – 200mL/min | UP100H |
| 10 – 2000mL | 20 – 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 – 20L | 0,2 – 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 – 100L | 2 – 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 – 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha böyük | cihazlar klasteri: UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
Karbon nanorulonlarının hazırlanması
Karbon nanorulonları çoxdivarlı karbon nanoborularına bənzəyir. MWCNT-lərdən fərqi uclarının açıq olması və daxili səthlərin digər molekullar üçün tam əlçatan olmasıdır. Onlar qrafitə kalium interkalasiyası, suda eksfoliasiya və kolloid suspenziyanın ultrasəslə emalı yolu ilə yaş kimyəvi üsulla sintez edilə bilər. (bax: Viculis et al. 2003) Ultrasəs emalı qrafen monotəbəqələrinin karbon nanorulonlarına bükülməsinə kömək edir (aşağıdakı qrafikə baxın). 80% yüksək çevrilmə səmərəliliyi əldə edilmişdir ki, bu da nanorulonların istehsalını kommersiya tətbiqləri üçün maraqlı edir.
Karbon nanorulonlarının ultrasəs sintezi (Viculis et al. 2003)
Nanolentlərin hazırlanması
Hongjie Dai və onun Stanford Universitetindəki həmkarlarının tədqiqat qrupu nanolentlər hazırlamaq üçün bir texnika tapmışdır. Qrafen lentləri qrafenin nazik zolaqlarıdır və qrafen təbəqələrindən daha faydalı xüsusiyyətlərə malik ola bilər. Təxminən 10 nm və ya daha kiçik enlərdə elektronlar uzununa hərəkət etməyə məcbur olduğundan qrafen lentlərinin davranışı yarımkeçiriciyə bənzəyir. Buna görə də elektronikada yarımkeçiriciyə bənzər funksiyaları olan nanolentlərdən istifadə etmək maraqlı ola bilər (məsələn, daha kiçik, daha sürətli kompüter çipləri üçün).
Dai et al. tərəfindən qrafen nanolentlərinin hazırlanması iki mərhələyə əsaslanır: əvvəlcə onlar arqon qazında 3% hidrogen mühitində bir dəqiqə ərzində 1000ºC temperaturda termik emalla qrafen təbəqələrini qrafitdən boşaltmışlar. Sonra qrafen ultrasəs emalından istifadə edilməklə zolaqlara parçalanmışdır. Bu texnika ilə əldə edilən nanolentlər adi litoqrafik üsullarla hazırlananlardan xeyli ‘hamar’ kənarları ilə fərqlənir. (Jiao et al. 2009)
Ultrasəsin köməyi ilə qrafen istehsalı
Bilməyə dəyər faktlar
Qrafen nədir?
Qrafit sp2-hibridləşmiş, altıbucaqlı düzülmüş karbon atomlarının nizamlı şəkildə üst-üstə yığılmış ikiölçülü təbəqələrindən – qrafendən – ibarətdir. Qrafenin kimyəvi rabitəsiz qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə qrafit əmələ gətirən atom qalınlığındakı təbəqələri son dərəcə böyük səth sahəsi ilə xarakterizə olunur. Qrafen bazal müstəviləri boyunca qeyri-adi möhkəmlik və sərtlik göstərir; təxminən 1020 GPa ilə demək olar ki, almazın möhkəmlik qiymətinə çatır.
Qrafen qrafitlə yanaşı karbon nanoboruları və fullerenlər də daxil olmaqla bəzi allotropların əsas struktur elementidir. Əlavə kimi istifadə olunduqda qrafen son dərəcə aşağı əlavə miqdarlarında polimer kompozitlərin elektrik, fiziki, mexaniki və baryer xüsusiyyətlərini kəskin yaxşılaşdıra bilər. (Xu, Suslick 2011)
Xüsusiyyətlərinə görə qrafen ən üstün göstəricilərə malik materialdır və bu səbəbdən kompozitlər, örtüklər və ya mikroelektronika istehsal edən sənaye sahələri üçün perspektivlidir. Geim (2009) aşağıdakı abzasda qrafeni supermaterial kimi qısa şəkildə təsvir edir:
“O, kainatdakı ən nazik materialdır və indiyədək ölçülmüş ən möhkəm materialdır. Onun yükdaşıyıcıları çox böyük daxili hərəkətlilik nümayiş etdirir, ən kiçik effektiv kütləyə malikdir (bu kütlə sıfırdır) və otaq temperaturunda səpilmədən mikrometr uzunluğunda məsafələr qət edə bilir. Qrafen misdən 6 tərtib yüksək cərəyan sıxlıqlarına dözə bilir, rekord istilik keçiriciliyi və sərtlik göstərir, qazları keçirmir və kövrəkliklə plastiklik kimi ziddiyyətli keyfiyyətləri uzlaşdırır. Qrafendə elektron daşınması Dirak tipli tənliklə təsvir olunur ki, bu da laboratoriya masasında aparılan təcrübədə relyativistik kvant hadisələrini tədqiq etməyə imkan verir.”
Bu müstəsna material xüsusiyyətlərinə görə qrafen ən perspektivli materiallardan biridir və nanomaterial tədqiqatlarının diqqət mərkəzindədir.
Qrafenin potensial tətbiqləri
Bioloji tətbiqlər: Ultrasəslə qrafenin hazırlanmasına və onun bioloji istifadəsinə nümunə Park et al. (2011) tərəfindən aparılmış “Sonokimyəvi reduksiya vasitəsilə qrafen-qızıl nanokompozitlərinin sintezi” tədqiqatında verilmişdir. Bu tədqiqatda qızıl ionlarının reduksiya edilməsi və qızıl nanohissəciklərinin reduksiya olunmuş qrafen oksidin səthinə çökdürülməsi eyni vaxtda aparılmaqla reduksiya olunmuş qrafen oksid–qızıl(Au) nanohissəciklərindən nanokompozit sintez edilmişdir. Qızıl ionlarının reduksiyasını və qızıl nanohissəciklərinin reduksiya olunmuş qrafen oksidə bərkidilməsi üçün oksigenli funksional qrupların yaranmasını asanlaşdırmaq məqsədilə reagentlər qarışığına ultrasəs şüalanması tətbiq edilmişdir. Qızıla bağlanan peptidlərlə modifikasiya olunmuş biomolekulların istehsalı qrafenin və qrafen kompozitlərinin ultrasəs şüalanmasının potensialını göstərir. Buna görə də ultrasəs digər biomolekulların hazırlanması üçün uyğun vasitə kimi görünür.
Elektronika: Qrafen elektronika sektoru üçün yüksək funksionallığa malik materialdır. Qrafenin qəfəsi daxilində yükdaşıyıcıların yüksək hərəkətliliyi sayəsində qrafen yüksək tezlikli texnologiyada sürətli elektron komponentlərin hazırlanması üçün ən böyük maraq doğurur.
Sensorlar: Ultrasəslə eksfoliasiya olunmuş qrafen yüksək həssaslığa və seçiciliyə malik konduktometrik sensorların (onların müqaviməti doymuş etanol buxarında sürətlə >10 000% dəyişir) və son dərəcə yüksək xüsusi tutuma (120 F/g), güc sıxlığına (105 kW/kg) və enerji sıxlığına (9,2 Wh/kg) malik ultrakondensatorların istehsalı üçün istifadə edilə bilər. (An et al. 2010)
Spirt: Spirt istehsalı üçün: Əlavə tətbiqlərdən biri spirt istehsalında qrafendən istifadə ola bilər; burada qrafen membranları spirtin distillə edilməsi və bununla spirtli içkilərin tündlüyünün artırılması üçün istifadə edilə bilər.
Ən möhkəm, elektrik keçiriciliyi ən yüksək və ən yüngül və ən elastik materiallardan biri kimi qrafen günəş elementləri, kataliz, şəffaf və işıq saçan displeylər, mikromexaniki rezonatorlar, tranzistorlar, litium-hava batareyalarında katod kimi istifadə, ultrahəssas kimyəvi detektorlar, keçirici örtüklər, eləcə də qarışıq materiallarda əlavə kimi istifadə üçün perspektivli materialdır.
Yüksək güclü ultrasəsin iş prinsipi
Mayeləri yüksək intensivlikdə ultrasəslə emal edərkən maye mühitə yayılan səs dalğaları tezlikdən asılı sürətlə növbələşən yüksək təzyiq (sıxılma) və aşağı təzyiq (seyrəkləşmə) dövrləri yaradır. Aşağı təzyiq dövründə yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları mayedə kiçik vakuum qabarcıqları və ya boşluqlar yaradır. Qabarcıqlar artıq enerji uda bilmədikləri həcmə çatdıqda yüksək təzyiq dövründə şiddətlə çökürlər. Bu hadisə kavitasiya adlanır. İmplosiya zamanı lokal olaraq çox yüksək temperaturlara (təxminən 5.000K) və təzyiqlərə (təxminən 2.000atm) çatılır. Kavitasiya qabarcığının implosiyası həmçinin 280m/s-ə qədər sürətli maye şırnaqları yaradır. (Suslick 1998) Ultrasəslə yaradılan kavitasiya proseslərdə tətbiq oluna bilən kimyəvi və fiziki təsirlərə səbəb olur.
Kavitasiyanın yaratdığı sonokimya enerji və maddə arasında unikal qarşılıqlı təsir təmin edir; qabarcıqlar daxilində ~5000 K temperaturlu qaynar nöqtələr, ~1000 bar təzyiqlər və >1010K s-1 qızma və soyuma sürətləri yaranır; bu qeyri-adi şərait adətən əlçatmaz olan bir sıra kimyəvi reaksiyalara çıxış verir və bu da çoxsaylı qeyri-adi nanostrukturlu materialların sintezinə imkan yaradır. (Bang 2010)
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.
- 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.
Hielscher Ultrasonics yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir: laboratoriya ölçüsündən başlayaraq sənaye ölçüsünədək.