Grafenové nanodestičky syntetizované a dispergované pomocí sondy-sonikace

Grafenové nanodestičky (HNP) mohou být syntetizovány a dispergovány s vysokou účinností a spolehlivostí pomocí sonikátorů. Ultrazvuku s vysokou intenzitou se používá k exfoliaci grafitu a získání grafenu s několika vrstvami, často označovaných jako grafenové nanodestičky. Sonikace také vyniká při dosahování vynikající distribuce grafenových nanodestiček v nízkých i vysoce viskózních suspenzích.

Zpracování grafenových nanodestiček – Vynikající výsledky s sonikací

Pro zpracování grafenových nanodestiček jsou sondové sonikátory nejúčinnějším, nejspolehlivějším a snadno použitelným nástrojem. Vzhledem k tomu, ultrazvuku lze použít pro syntézu, disperzi a funkcionalizaci grafenových nanodestiček, sonikátory se používají pro četné aplikace související s grafenem:

  • Exfoliace a syntéza Soniocyty typu sondy se používají k exfoliaci grafitu do několikavrstvých grafenových nebo grafenových nanodestiček. Ultrazvuku s vysokou intenzitou narušuje mezivrstvové síly a rozkládá grafit na menší, jednotlivé listy grafenu.
  • Disperze: Dosažení rovnoměrné disperze grafenových nanodestiček v kapalném médiu je zásadní pro všechny aplikace související s grafenem. Sontikáty typu sondy mohou rozptýlit nanodestičky rovnoměrně po celé kapalině, což zabraňuje aglomeraci a zajišťuje stabilní suspenzi.
  • Funkcionalizace: Sonikace usnadňuje funkcionalizaci grafenových nanodestiček tím, že podporuje připojení funkčních skupin nebo molekul k jejich povrchům. Tato funkcionalizace zvyšuje jejich kompatibilitu se specifickými polymery nebo materiály.

Žádost o informace





Ultrazvukový dispergátor MultiSonoReactor s dispergační kapacitou 16 000 wattů pro míchání grafenových nanodestiček do expoy pryskyřic nebo cementu.

Ultrazvukový disperzní systém pro průmyslovou inline disperzi grafenových nanodestiček

Syntéza grafenových nanodestiček pomocí ultrazvuku

Grafenové nanodestičky mohou být syntetizovány ultrazvukem asistovanou exfoliací grafitu. Proto je grafitová suspenze sonikována pomocí ultrazvukového homogenizátoru typu sondy. Tento postup byl testován s velmi nízkými (např. 4 % hm. nebo nižšími) až vysokými (např. 10 % hm. nebo vyššími) koncentracemi.
 
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.

Bezvadné několikavrstvé vrstvé skládané grafenové nanodestičky se vyrábějí sonikací

Získané snímky grafenových nanolistů z transmisních elektronových mikroskopů s vysokým rozlišením
pomocí ultrazvukem asistované vodné fázové disperze a metody Hummer.
(Studie a grafika: Ghanem a Rehim, 2018)

 

Ultrazvukem syntetizované nanofluidy jsou účinné chladicí kapaliny a kapaliny tepelného výměníku. Termovodivé nanomateriály, jako jsou grafenové nanodestičky, výrazně zvyšují přenos tepla a kapacitu odvodu tepla. Sonikace je dobře zavedena v syntéze a funkcionalizaci termovodivých nanočástic, jako jsou grafenové nanodestičky.

Dispergační CNT v polyethylenglykolu (PEG) - Hielscher Ultrazvuk

Miniatura videa

 

Jaký je rozdíl mezi grafenovými listy a nanodestičkami?

Grafenové desky a grafenové nanodestičky jsou nanomateriály složené z grafenu, což je jediná vrstva atomů uhlíku uspořádaných v hexagonální mřížce. Někdy se grafenové listy a grafenové nanodestičky používají jako zaměnitelné termíny. Ale vědecky existuje několik rozdílů mezi těmito grafenovými nanomateriály: Primární rozdíl mezi grafenovými listy a grafenovými nanodestičkami spočívá v jejich struktuře a tloušťce. Grafenové listy se skládají z jedné vrstvy atomů uhlíku a jsou výjimečně tenké, zatímco grafenové nanodestičky jsou silnější a skládají se z více vrstv grafenu. Tyto strukturální rozdíly mohou ovlivnit jejich vlastnosti a vhodnost pro konkrétní aplikace. Použití sondových sonicators je vysoce účinná a efektivní technika pro syntézu, rozptýlení a funkcionalizaci grafenových jednovrstvých grafenových listů, stejně jako několikavrstvých vrstvých grafenových nanodestiček.

Exfoliace grafitu pomocí sonovacího sonometru UP100H poskytla nedotčené grafenové nanodestičky

Grafika vizualizace ultrazvukové syntézy grafenových nanodestiček pomocí sonikátoru UP100H
(Studie a grafika: Ghanem a Rehim, 2018)

Sonda typu ultrasonicator UP400St pro disperzi nanočástic, jako jsou grafenové nanodestičky ve stabilní vodné suspenzi.

Sonda-typ sonicator UP400St pro přípravu grafenových nanodestičkových disperzí

Disperze grafenových nanodestiček pomocí sonikace

Rovnoměrná disperze grafenových nanodestiček (HNP) je zásadní v různých aplikacích, protože přímo ovlivňuje vlastnosti a výkon výsledných materiálů nebo produktů. Proto jsou sonikátory instalovány pro disperze grafenových nanodestiček v různých průmyslových odvětvích. Následující průmyslová odvětví jsou významnými příklady použití ultrazvuku:
 

  • Nanokompozity: Grafenové nanodestičky mohou být začleněny do různých nanokompozitních materiálů, jako jsou polymery, aby se zlepšily jejich mechanické, elektrické a tepelné vlastnosti. Soniocyty typu sondy pomáhají rovnoměrně rozptýlit nanodestičky v polymerní matrici, což vede ke zlepšení výkonu materiálu.
  • Elektrody a baterie: Grafenové nanodestičky se používají při vývoji vysoce výkonných elektrod pro baterie a superkondenzátory. Sonikace pomáhá vytvářet dobře rozptýlené elektrodové materiály na bázi grafenu se zvýšenou povrchovou plochou, což zlepšuje možnosti skladování energie.
  • Katalýza: Sonikace může být použita k přípravě katalytických materiálů na bázi grafenových nanodestiček. Rovnoměrná disperze katalytických nanočástic na povrchu grafenu může zvýšit katalytickou aktivitu v různých reakcích.
  • Senzory: Grafenové nanodestičky mohou být použity při výrobě senzorů pro různé aplikace, včetně snímání plynů, biosensingu a monitorování životního prostředí. Sonikace zajišťuje homogenní distribuci nanodestiček v senzorových materiálech, což vede ke zlepšení citlivosti a výkonu.
  • Nátěry a fólie: Sonikové-typ sonicators se používají k přípravě grafenových nanodestičkových povlaků a filmů pro aplikace v elektronice, letectví a ochranných nátěrech. Jednotná disperze a správná přilnavost k podkladům jsou pro tyto aplikace klíčové.
  • Biomedicínské aplikace: V biomedicínských aplikacích mohou být grafenové nanodestičky použity pro dodávání léků, zobrazování a tkáňové inženýrství. Sonikace pomáhá při přípravě nanočástic a kompozitů na bázi grafenu používaných v těchto aplikacích.
Grafenové nanodestičky mohou být úspěšně syntetizovány a dispergovány ultrazvukovým zpracováním.

SEM snímky grafenových nanodestiček na (b) X3000 a (c) X8000
(Studie a obrázky: ©Alizadeh et al., 2018)

Ultrazvukem syntetizované nanofluidy jsou účinné chladicí kapaliny a kapaliny tepelného výměníku. Termovodivé nanomateriály výrazně zvyšují přenos tepla a schopnost odvodu tepla. Sonikace je dobře zavedena v syntéze a funkcionalizaci termovodivých nanočástic, jakož i ve výrobě stabilních vysoce výkonných nanofluidů pro chladicí aplikace.

Dispergační CNT v polyethylenglykolu (PEG)

Miniatura videa

Žádost o informace





Vědecky prokázané výsledky pro ultrazvukové grafenové nanodestičkové disperze

Vědci použili Hielscher sonicators pro syntézu a disperzi grafenových nanodestiček v mnoha studiích a testovali účinky ultrazvuku energicky. Níže naleznete několik příkladů úspěšného míchání grafenových nanodestiček do různých směsí, jako jsou vodné kaly, expoy pryskyřice nebo malty.
 
Běžným postupem pro spolehlivou a rychlou rovnoměrnou disperzi grafenových nanodestiček je následující postup:
Pro disperzi byly grafenové nanodestičky sonikovány v čistém acetonu pomocí ultrazvukového mixéru Hielscher UP400S po dobu téměř jedné hodiny, aby se zabránilo aglomeraci grafenových listů. Aceton byl zcela odstraněn odpařováním. Poté byly grafenové nanodestičky přidány při 1 hm. % epoxidového systému a sonikovány v epoxidové pryskyřici při 90 W po dobu 15 minut.
(srov. Cakir et al., 2016)
 
Další studie zkoumá posílení nanofluidů na bázi iontové kapaliny (ionanofluidy) přidáním grafenových nanodestiček. Pro vynikající disperzi byla směs grafenových nanodestiček, iontové kapaliny a dodecylbenzensulfonátu sodného homogenizována pomocí Hielscherova sonometru typu sondy UP200S po dobu přibližně 90 min.
(srov. Alizadeh et al., 2018)

 
Tragazikis et al. (2019) uvádějí efektivní začlenění grafenových nanodestiček do malty. Proto byly vodné suspenze grafenu vyrobeny přidáním nanodestiček – při hmotnostech vepsaných požadovaným cílovým obsahem ve výsledných materiálech – ve směsích běžné vody z vodovodu a změkčovadla a následným magnetickým mícháním po dobu 2 minut. Suspenze byly homogenizovány ultrazvuku po dobu 90 minut při pokojové teplotě pomocí zařízení Hielscher UP400S (Hielscher Ultrasonics GmbH) vybaveného sonotrodou 22mm, která poskytuje propustnost výkonu 4500 J / min při frekvenci 24 kHz. Specifická kombinace rychlosti energie a trvání sonikace byla stanovena jako optimální po pečlivém vyšetření účinku ultrazvuku parametrů kvality suspenze.
(srov. Tragazikis et al., 2019)
 
(2018) ve svém výzkumu uvádějí, že správná disperzní technika, jako je sonikace, zajišťuje, že nanomateriály, jako jsou grafenové nanodestičky, mohou zlepšit vlastnosti výplňových materiálů. To je způsobeno skutečností, že disperze je jedním z nejdůležitějších faktorů pro výrobu vysoce kvalitních nanokompozitů, jako je epoxidová zálivka.

Grafenové nanodestičky zvyšují tepelné vlastnosti iontových nanofluidů. Pro dosažení nejlepších výsledků disperze byly nanodestičky rozptýleny ultrazvukem do nanofluidu pomocí sondy typu Hielscher sonicator UP400S

Vzorek čistého BMIM-PF6 (vlevo) a ultrazvukem připravené ionanofluidu při 2% hm. (vpravo).
(Studie a obrázky: ©Alizadeh et al., 2018)

Žádost o informace





Vysoce výkonné sonikátory pro zpracování grafenových nanodestiček

Hielscher Ultrasonics je lídrem na trhu, pokud jde o vysoce výkonné ultrasonicators pro zpracování nanomateriálů. Hielscher sonda typu sonicators se používají po celém světě v laboratořích a průmyslových prostředích pro různé aplikace, včetně zpracování grafenových nanodestiček.
Nejmodernější technologie, německé řemeslo a inženýrství, stejně jako dlouholeté technické zkušenosti, činí Hielscher Ultrasonics preferovaným partnerem pro úspěšnou ultrazvukovou aplikaci.

Proto Hielscher Ultrazvuk?

  • vysoká účinnost
  • Nejmodernější technologie
  • spolehlivost & robustnost
  • nastavitelné, přesné řízení procesu
  • várka & v souladu
  • pro jakýkoli svazek
  • inteligentní software
  • inteligentní funkce (např. programovatelné, datové protokolování, dálkové ovládání)
  • Snadné a bezpečné ovládání
  • Nízké nároky na údržbu
  • CIP (čisté na místě)

Návrh, výroba a poradenství – Kvalita Vyrobeno v Německu

Hielscher ultrasonicators jsou dobře známé pro jejich nejvyšší kvalitu a designové standardy. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrasonicators do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators představovat state-of-the-art technologie a uživatelská přívětivost. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou CE kompatibilní a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
00,5 až 1,5 ml na VialTweeter
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.



Literatura / Reference

Fakta Worth Knowing

Grafenové listy vs grafenové nanodestičky

Jak grafenové desky, tak grafenové nanodestičky jsou nanostruktury odvozené od grafitu. Níže uvedená tabulka zdůrazňuje nejvýznamnější rozdíly mezi grafenovými listy a grafenovými nanodestičkami.
 

Diferenciace grafenové desky Grafenové nanodestičky
Struktura Grafenové listy jsou typicky jednotlivé vrstvy grafenu s dvourozměrnou strukturou. Mohou být velmi velké a spojité, rozprostírající se přes makroskopické oblasti. Grafenové nanodestičky jsou menší a silnější ve srovnání s jednotlivými grafenovými listy. Skládají se z více vrstev grafenu naskládaných na sebe a vytvářejí struktury podobné destičkám. Počet vrstev v nanodestičkách se může lišit, ale obvykle se pohybuje v rozmezí několika až několika desítek vrstev
Tloušťka Jedná se o jednovrstvé grafenové struktury, takže jsou extrémně tenké, obvykle jen jeden atom tlustý. Ty jsou silnější než jednovrstvé grafenové listy, protože se skládají z více vrstev grafenu naskládaných dohromady. Tloušťka grafenových nanodestiček závisí na počtu vrstev, které obsahují.
vlastnosti Jednovrstvé grafenové desky mají výjimečné vlastnosti, jako je vysoká elektrická vodivost, tepelná vodivost a mechanická pevnost. Vykazují také jedinečné elektronické vlastnosti, jako jsou kvantové efekty. Grafenové nanodestičky si zachovávají některé z vynikajících vlastností grafenu, jako je vysoká elektrická a tepelná vodivost, ale v těchto aspektech nemusí být tak výjimečné jako jednovrstvý grafen kvůli přítomnosti více vrstev. Stále však nabízejí výhody oproti tradičním uhlíkovým materiálům.
aplikace Jednovrstvé grafenové desky mají širokou škálu potenciálních aplikací, včetně elektroniky, nanokompozitů, senzorů a dalších. Často se používají pro své výjimečné elektronické vlastnosti. Grafenové nanodestičky se používají v různých aplikacích, jako jsou výztužné materiály v kompozitech, mazivech, zařízeních pro ukládání energie a jako přísady ke zlepšení vlastností jiných materiálů. Jejich silnější struktura usnadňuje jejich rozptýlení v určitých matricích ve srovnání s jednovrstvým grafenem.

Vysoce výkonný ultrazvuk! Sortiment produktů Hielscher pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.


Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.