Grafenski nanotrombociti (GNP) mogu se sintetizirati i raspršiti s visokom efikasnošću i pouzdanošću pomoću soničara. Ultrazvučnost visokog intenziteta se koristi za piling grafita i dobijanje grafena, koji se često naziva grafenskim nanotrombocitima. Sonikacija se također ističe u postizanju odlične distribucije grafenskih nanotrombocita u niskim i vrlo viskoznim suspenzijama.

Grafenska nanotrombocitna obrada – Superiorni rezultati sa sonicacijom

Za obradu grafenskih nanotrombocita, sonde tipa sonde su najefikasniji, pouzdani i jednostavni za upotrebu. buduci da se ultrazvucnica moze primijeniti za sintezu , disperziju i funkcionalizaciju grafenskih nanotrombocita , sonicatori se koriste za brojne primjene vezane za grafen :

• Eksfolijacija i sinteza Sonikatori tipa sonde se koriste za eksfolijaciju grafita u grafen ili grafenske nanotrombocite. Ultrazvučnost visokog intenziteta remeti međuslojne sile i razlaže grafit na manje, pojedinačne listove grafena.
• Rasprsi se. Postizanje ujednačene disperzije grafenskih nanotrombocita u tečnom mediju ključno je za sve primjene vezane za grafen. Sonikatori tipa sonde mogu ravnomjerno raspršiti nanotrombocite kroz tekućinu, sprečavajući aglomeraciju i osiguravajući stabilno suspenziju.
• Funkcionalizacija: Sonikacija olakšava funkcionalizaciju grafenskih nanotrombocita promovišući vezivanje funkcionalnih grupa ili molekula za njihove površine. Ova funkcionalnost poboljšava njihovu kompatibilnost sa specifičnim polimerima ili materijalima.

Sinteza grafena nanotrombocita putem sonikacije

Grafenski nanotrombociti se mogu sintetizirati ultrazvučno potpomognutom grafitnom eksfolijacijom. Zbog toga se grafitna suspenzija sonicira pomoću ultrazvučnog homogenizatora tipa sonde. Ova procedura je testirana sa veoma niskim (npr. 4wt% ili nižim) do visokim čvrstim (npr. 10wt% ili većim) koncentracijama.
 
Ghanem and Rehim (2018) report the ultrasonic exfoliation of graphite in water with the aid of sodium dodecyl benzene sulfonate (SDS) in order to prepare dispersed graphene nanoplatelets using a the probe-type sonicator UP 100H allowed for the successful preparation of defect-free few-layer graphene (>5). The following precursor was used: reduced graphene nanosheets were prepared via Hummer method and treated with two additional steps, oxidation of graphite followed by reduction of graphene oxide. Thereby, dispersed graphene nanoplatelets were obtained in water via solvent dispersion method (see scheme below). Graphite layers were exfoliated with sonication using the probe-type sonicator UP100H (100 W). 0.25 g SDS was dissolved in 150 mL deionized water and then 0.5 g of graphite was added. The graphite solution was sonicated for 12h in an ice bath and then the suspension solution was centrifuged at 686× g for 30 min to remove the large particles. The precipitate was discarded and supernatant was re-centrifuged for 90 min at 12,600× g. The obtained dispersed graphene nanoplatelets were washed well several times to get rid of the surfactant. Finally, the product was dried at 60ºC under vacuum.

Slike elektronskog mikroskopa visoke rezolucije dobijenih grafenskih nanolistova
ultrazvučno potpomognuta vodena fazna disperzija i Hummerova metoda.
(Studija i grafika: Ghanem i Rehim, 2018.)

Koja je razlika između grafenskih listova i nanotrombocita?

Grafenski listovi i grafenski nanotrombociti su nanomaterijali sastavljeni od grafena, koji je jedan sloj atoma ugljika raspoređenih u heksagonalnu rešetku. Ponekad se grafenski listovi i grafenski nanotrombociti koriste kao zamjenjivi izrazi. Ali naučno, postoji nekoliko razlika između ovih grafenskih nanomaterijala: Primarna razlika između grafenskih listova i grafenskih nanotrombocita leži u njihovoj strukturi i debljini. Grafenski listovi se sastoje od jednog sloja atoma ugljika i izuzetno su tanki, dok su grafenski nanotrombociti deblji i sastoje se od više naslaganih grafenskih slojeva. Ove strukturne razlike mogu uticati na njihova svojstva i pogodnost za specifične primene. Upotreba sondnih sondi je visoko efikasna i efikasna tehnika za sintezu, raspršivanje i funkcionalizaciju grafenskih jednoslojnih grafenskih listova, kao i maloslojnih grafenskih nanotrombocita.

Grafička vizualizacija ultrazvučne sinteze grafenskih nanotrombocita pomoću sonikulatora UP100H
(Studija i grafika: Ghanem i Rehim, 2018.)

Disperzija grafenskih nanotrombocita pomoću sonifikacije

Ujednačena disperzija grafenskih nanotrombocita (BNP) je ključna u različitim aplikacijama jer direktno utiče na svojstva i performanse dobijenih materijala ili proizvoda. Zbog toga su sonikatori instalirani za disperzije grafenskih nanotrombocita u različitim industrijama. Sljedeće industrije su istaknuti primjeri za upotrebu power-ultrazvuka:
 

• Nanokompoziti: Grafenski nanotrombociti mogu se ugraditi u različite nanokompozitne materijale, kao što su polimeri, kako bi se poboljšala njihova mehanička, električna i toplotna svojstva. Sonikatori tipa sonde pomažu u ravnomjernom raspršivanju nanotrombocita unutar polimerne matrice, što rezultira poboljšanim performansama materijala.
• Elektrode i baterije: Grafenski nanotrombociti se koriste u razvoju elektroda visokih performansi za baterije i superkondenzatore. Sonikacija pomaže u stvaranju dobro raspršenih elektrodnih materijala na bazi grafena sa povećanom površinom, što poboljšava mogućnosti skladištenja energije.
• Kataliza: Sonikacija se može koristiti za pripremu katalitičkih materijala na bazi grafenskih nanotrombocita. Ravnomjerna disperzija katalitičkih nanočestica na površini grafena može pojačati katalitsku aktivnost u različitim reakcijama.
• Senzori: Grafenski nanotrombociti se mogu koristiti u proizvodnji senzora za različite primene, uključujući detekciju gasa, biosenzibilizaciju i praćenje životne sredine. Sonikacija osigurava homogenu distribuciju nanotrombocita u senzorskim materijalima, što dovodi do poboljšane osjetljivosti i performansi.
• Premazi i filmovi: Sonikatori tipa sonde koriste se za pripremu grafenskih nanotrombocitnih premaza i filmova za primjenu u elektronici, vazduhoplovstvu i zaštitnim premazima. Ujednačena disperzija i pravilna adhezija na podloge su ključni za ove primjene.
• Biomedicinske aplikacije: U biomedicinskim aplikacijama, grafenski nanotrombociti mogu se koristiti za isporuku lijekova, snimanje i inženjering tkiva. Sonikacija pomaže u pripremi nanočestica i kompozita zasnovanih na grafenu koji se koriste u ovim aplikacijama.

SEM slike grafenskih nanotrombocita na (b) X3000 i (c) X8000
(Studija i slike: ©Alizadeh et al., 2018)

Naučno dokazani rezultati za ultrazvučne grafenske nanotrombocitne disperzije

Naučnici su koristili Hielscher sonicatore za sintezu i disperziju grafenskih nanotrombocita u brojnim studijama i snažno testirali efekte ultrazvučnosti. Ispod možete pronaći nekoliko primjera za uspješno miješanje grafenskih nanotrombocita u različite smjese kao što su vodene kaše, smole ekspoja ili malter.
 
Uobičajena procedura za pouzdanu, brzu uniformnu disperziju grafenskih nanotrombocita je sledeća procedura:
Za disperziju, grafenski nanotrombociti su sonicirani unutar čistog acetona koristeći Hielscherov ultrazvučni mikser UP400S gotovo jedan sat kako bi se spriječila aglomeracija grafenskih listova. Aceton je potpuno uklonjen isparavanjem. Zatim, grafenski nanotrombociti su dodani na 1 wt % epoksidnog sistema i sonicirani su u epoksidnoj smoli na 90W tokom 15 minuta.
(cf. Cakir et al., 2016.)
 
Druga studija istražuje jačanje nanofluida na bazi ionske tečnosti (ionanofluida) dodavanjem grafenskih nanotrombocita. Za superiornu disperziju, mješavina grafenskih nanotrombocita, ionske tekućine i natrij-dodecil benzen sulfonata homogenizirana je pomoću sondopera tipa Hielscher sonde UP200S oko 90 minuta.
(cf. Alizadeh et al., 2018)

 
Tragazikis et al. (2019) izveštavaju o efikasnoj inkorporaciji grafenskih nanotrombocita u minobacač. Stoga su vodene grafenske suspenzije nastale dodavanjem nanotrombocita – na težinama upisanim poželjnim ciljnim sadržajem u rezultantnim materijalima – u mješavinama obične vode iz slavine i plastifikatora i naknadnog magnetnog miješanja 2 min. Suspenzije su homogenizovane ultrazvučnošću 90 min na sobnoj temperaturi, koristeći Hielscher UP400S uređaj (Hielscher Ultrasonics GmbH) opremljen sa 22mm-sonotrodom koja isporučuje propusnost snage od 4500 J/min na frekvenciji od 24 kHz. Specifična kombinacija brzine energije i trajanja sonifikacije uspostavljena je kao optimalna nakon detaljnog ispitivanja efekta ultrazvučnih parametara kvaliteta suspenzije.
(cf. Tragazikis et al., 2019)
 
Zainal et al. (2018) navode u svom istraživanju da pravilna tehnika disperzije kao što je sonicacija osigurava da nanomaterijali kao što su grafenski nanotrombociti mogu poboljšati svojstva materijala za punjenje. To je zbog činjenice da je disperzija jedan od najvažnijih faktora za proizvodnju visokokvalitetnih nanokompozita kao što je epoksi grout.

Sonikatori visokih performansi za obradu grafenskih nanotrombocita

Hielscher Ultrasonics je lider na tržištu kada su u pitanju ultrazvučni sistemi visokih performansi za obradu nanomaterijala. Hielscher sonde se koriste širom sveta u laboratorijama i industrijskim okruženjima za različite primene, uključujući obradu grafenskih nanotrombocita.
Najsavremenija tehnologija, nemačka izrada i inženjering, kao i dugogodišnje tehničko iskustvo čine Hielscher Ultrasonics vašim omiljenim partnerom za uspešnu ultrazvučnu primenu.

Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvalitet proizveden u Nemačkoj

Hielscher ultrazvučni sistemi su poznati po svojim najvišim standardima kvaliteta i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnika u industrijske objekte. Teškim uslovima i zahtevnim okruženjima lako upravljaju Hielscher ultrazvučnici.

Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i stavlja poseban naglasak na ultrazvučnike visokih performansi sa najsavremenijom tehnologijom i jednostavnošću upotrebe. Naravno, Hielscher ultrazvučnici su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahteve UL, CSA i RoHs.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators: