Ultrazvučna disperzija grafena

Da bi se grafen ugradio u kompozite, neophodno je dispergovati ili eksfolijirati grafen u pojedinačne nano-limove ravnomjerno u cijeloj formulaciji. Što se temeljitije deaglomerira grafen, to se mogu bolje iskoristiti njegova izvanredna svojstva materijala. Ultrazvučna disperzija nudi vrhunsku distribuciju čestica i stabilnost disperzije, čak i pri visokim koncentracijama i viskozitetima. Ova metoda pruža izvanredan kvalitet disperzije, daleko nadmašujući konvencionalne tehnike miješanja.

Ultrazvučna disperzija grafena

Da bi se kompoziti proželi izvanrednim karakteristikama grafena, kao što je njegova čvrstoća, grafen se mora ravnomjerno raspršiti u matrici ili nanijeti kao tankoslojni premaz na podlogu. Ključni faktori koji utječu na rezultirajuća svojstva materijala uključuju aglomeraciju, sedimentaciju i disperziju unutar matrice ili distribuciju čestica na podlozi.
Zbog hidrofobne prirode grafena, stvaranje stabilne i visoko koncentrirane disperzije bez surfaktanata ili disperzanata je izazov. Prevazilaženje van der Waalsovih sila zahtijeva jake sile smicanja, koje se mogu efikasno generirati ultrazvučnom kavitacijom. Ova metoda je najsofisticiranija za pripremu stabilnih disperzija.

Zahtjev za informacijama




Obratite pažnju na naše Politika privatnosti.


MultiSonoReactor MSR-5 opremljen sa sonikatorima od 5x 4kW za visoko propusnu obradu grafena

Industrijski sonikatori za visokopropusnu disperziju grafena.

[/one_third_last]

Koristeći ultrazvučni raspršivač, kao što je sonikator od 2 kW UIP2000hdT, sonikator od 4 kW UIP4000hdT, sonikator od 6 kW UIP6000hdT ili ultrazvučni uređaj od 16 kW UIP16000hdT, moguće je lako pripremiti grafen visoke provodljivosti sa dobrom električnom provodljivošću S-2 (1). i visoka koncentracija. Sonikacija također omogućava pripremu stabilne disperzije grafena na niskoj temperaturi procesa od približno 65°C.
 
Više informacija i tehničkih detalja o sonikatorima tipa Hielscher industrijske sonde za eksfolijaciju i disperziju grafena možete pronaći ovdje:

 
Ultrasonikator tipa sonde UP400St za disperziju nanočestica kao što su nanopločice grafena u stabilnoj vodenoj suspenziji.Svi Hielscher sonikatori omogućavaju preciznu kontrolu svih važnih parametara procesa, tehnologija ultrazvučne disperzije izbjegava oštećenja kemijskih i kristalnih struktura grafena – što rezultira netaknutim grafenskim pahuljicama bez defekata.
Hielscher moćni ultrasonikatori su u stanju da obrađuju grafen i grafit u velikim količinama, npr. za piling tečne faze i disperziju grafena. Tačna kontrola parametara procesa omogućava neometano povećanje ultrazvučnih procesa od stočne do potpune komercijalne proizvodnje.
Ultrazvučno eksfoliran višeslojni grafen sa cca. 3-4 sloja i cca. veličine 1 μm može se (ponovno) dispergovati u koncentracijama od najmanje 63 mg/mL.
 

Nanopločice grafena mogu se uspješno sintetizirati i dispergirati ultrazvučnom obradom.

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

 

Prednosti:

  • visokokvalitetni grafen
  • visoka propusnost / visoki prinosi
  • ujednačena disperzija
  • visoka koncentracija
  • visoke viskoznosti
  • Brzi proces
  • jeftino
  • visoko efikasan
  • ekološki prihvatljiv
Ultrazvučni sistem za raspršivanje velike snage (7x UIP1000hdT) za obradu grafena u industrijskim razmjerima. (Kliknite za uvećanje!)

7kW ultrazvučni reaktor za disperzije grafena

Ultrazvučni homogenizatori i disperzeri za grafen

Hielscher Ultrasonics pruža ultrazvučne sisteme velike snage za piling i raspršivanje masivnog grafena i grafita u mono-, dvo- i nekoliko slojeva grafena. Njihovi pouzdani ultrazvučni procesori i napredni reaktori daju potrebnu snagu i preciznu kontrolu za postizanje specifičnih ciljeva procesa.

Jedan od najvažnijih parametara procesa je ultrazvučna amplituda, koja predstavlja pomak vibracije na ultrazvučnoj sireni. Hielscher industrijski ultrasonikatori su dizajnirani da isporuče vrlo visoke amplitude, s kontinuiranim radom do 200µm. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonde. Procesni parametri svih Hielscher sonikatora mogu se precizno prilagoditi potrebnim procesnim uvjetima i pratiti putem ugrađenog softvera, osiguravajući visoku pouzdanost, dosljedan kvalitet i ponovljive rezultate. Robusni dizajn Hielscher sonikatora napravljen je za rad 24 sata dnevno u zahtjevnim okruženjima, čineći sonikaciju preferiranom tehnologijom za proizvodnju velikih razmjera jednoslojnih i višeslojnih grafenskih nano listova.

Hielscher nudi širok spektar ultrasonikatora i pribora, uključujući sonotrode i reaktore različitih veličina i geometrija. Ovo omogućava izbor optimalnih reakcionih uslova i faktora, kao što su reagensi, ultrazvučni unos energije po zapremini, pritisak, temperatura i brzina protoka, kako bi se postigao najviši kvalitet. Njihovi ultrazvučni reaktori mogu biti pod pritiskom do nekoliko stotina bara, što čini ultrazvučnu obradu visoko viskoznih pasta (do 250.000 centipoise) izvodljivom.

Ove sposobnosti čine ultrazvučno delaminaciju, piling i dispergovanje superiornijim u odnosu na konvencionalne tehnike mlevenja i mlevenja.
 

Najbolji sonikatori su proizvedeni od strane Hielscher Ultrasonics. Odlikuju se snagom, najsavremenijom tehnologijom i pouzdanošću.

Hielscher sonikatori su najsofisticiraniji ultrazvučni homogenizatori na tržištu. Iskoristite brojne pogodnosti koje dolaze s Hielscher sonikatorima!

Eksfolijacija grafita pomoću sonikatora tipa sonde UP100H dala je netaknute grafenske nanopločice

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

 
Hielscher Sonicatori za Grafen:
 

  • Ultrazvuk velike snage
  • velike sile smicanja
  • primenljivi visoki pritisci
  • precizna kontrola
  • besprijekorna skalabilnost (linearna)
  • šaržni i protočni
  • ponovljivi rezultati
  • pouzdanost
  • robusnost
  • Visoka energetska efikasnost

Pitajte za više informacija

Molimo koristite obrazac ispod da zatražite dodatne informacije o sonikatorima tipa sonde za eksfolijaciju i disperziju grafena, napomene o primjeni i cijene. Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu vezanom za grafen sa vama i da vam ponudimo ultrazvučni aparat koji ispunjava vaše zahteve!









Molimo obratite pažnju na naše Politika privatnosti.


Povezane teme

Činjenice koje vrijedi znati

Šta je Grafen?

Grafen je sloj ugljika debljine jednog atoma, koji se može opisati kao jednoslojna ili 2D struktura grafena (jednoslojni grafen = SLG). Grafen ima izuzetno veliku specifičnu površinu i superiorna mehanička svojstva (Youngov modul od 1 TPa i intrinzičnu čvrstoću od 130 GPa), nudi veliku elektronsku i toplotnu provodljivost, pokretljivost nosioca naboja, transparentnost i nepropusnost je za gasove. Zbog ovih karakteristika materijala, grafen se koristi kao aditiv za ojačavanje koji kompozitima daje snagu, provodljivost, itd. Da bi se kombinovale karakteristike grafena sa drugim materijalima, grafen se mora dispergovati u jedinjenje ili se nanosi kao tankoslojni premaz. na podlogu.
Uobičajeni rastvarači, koji se često koriste kao tečna faza za raspršivanje grafenskih nano ploča, uključuju dimetil sulfoksid (DMSO), N,N-dimetilformamid (DMF), N-metil-2-pirolidon (NMP), tetrametilureu (TMU, tetrahidrofuran (THF) , propilen karbonat aceton (PC), etanol i formamid.

Može li se grafen dispergovati u vodi?

Da, grafen se može raspršiti u vodi korištenjem tenzida, polimera ili drugih stabilizirajućih agenasa kako bi se spriječilo agregiranje i održala stabilnost disperzije. Pouzdana oprema za raspršivanje kao što su sonikatori tipa sonde također igraju ključnu ulogu u disperziji grafena koristeći ultrazvučnu energiju za razbijanje aglomerata i smanjenje veličine čestica grafena, promovišući ujednačeniju i stabilniju disperziju u tečnom mediju.

Može li se grafen oksid otopiti u vodi?

Da, grafen oksid se može otopiti u vodi zbog funkcionalnih grupa koje sadrže kisik, koje povećavaju njegovu hidrofilnost i omogućavaju mu da formira stabilne vodene disperzije.

Koji je najbolji rastvarač za raspršivanje grafena?

Najbolji rastvarač za raspršivanje grafena je N-metil-2-pirolidon (NMP) zbog njegovog visokog polariteta i sposobnosti da stabilizuje grafenske ploče, što rezultira ujednačenom i stabilnom disperzijom.

Zašto je grafen nerastvorljiv u vodi?

Grafen je nerastvorljiv u vodi jer mu nedostaju funkcionalne grupe koje mogu stupiti u interakciju s molekulama vode, što ga čini hidrofobnim i sklonim agregaciji zbog jakih van der Waalsovih sila između listova grafena.

Zašto se grafen koristi u kompozitima?

Grafen je debljine jednog atoma najtanji, težine cca. 0,77 mg po 1m2 najlakši, i sa vlačnom krutošću od 150.000.000 psi (100-300 puta jači od čelika) i vlačnom čvrstoćom od 130.000.000.000 Paskala najjači poznati materijal.
Nadalje, grafen je najbolji toplotni provodnik (na sobnoj temperaturi sa (4,84±0,44) × 103 do (5,30±0,48) × 103 W·m-11·K-1) i najbolji električni provodnik (pokretljivost elektrona veća od 15.000 cm2·V-1·s-1).
Još jedna važna karakteristika grafena je njegovo optičko svojstvo sa apsorpcijom svjetlosti na πα≈2,3% bijele svjetlosti i providan izgled.
Ugrađivanjem grafena u matrice, te izvanredne karakteristike materijala mogu se prenijeti na rezultirajući kompozit, koji nudi jedinstvene funkcionalnosti. Takvi kompoziti ojačani grafenom nude nove mogućnosti za razvoj materijala i industrijske primjene. Zbog svojih karakteristika, grafen i grafen-kompoziti su već široko rasprostranjeni u proizvodnji baterija visokih performansi, superkondenzatora, provodljivih mastila, premaza, fotonaponskih sistema i elektronskih uređaja.
Hielscher sonikatori isporučuju potrebne velike sile smicanja kako bi se savladale van der Waalsove sile kako bi se nanoplastovi grafena ravnomjerno rasporedili u kompozitne matrice. Ultrazvučni disperzatori kao što su UIP2000hdT ili UIP16000 se koriste za proizvodnju nanokompozita ojačanih grafenom i grafen oksidom.

Literatura/Reference

Ultrazvuk visokih performansi! Hielscher asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog aparata preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.

Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu.

Let's get in contact.


✕