Ultrazvukový Rozptyl grafenu
- Začlenit grafenu do kompozitních materiálů, musí být grafenu dispergován / expandovaný jako jednotlivé nano listů rovnoměrně do formulace. Čím vyšší je stupeň rozdružování, tím lepší mimořádné vlastnosti materiálu jsou využívány.
- Ultrazvuková disperze umožňuje pro vynikající rozložení částic a stabilitu disperze – i při formulování při vysokých koncentracích a viskozitou.
- Ultrazvukové obrábění grafenu dává vynikající disperzní vlastnosti a vyniká běžných míchacích metod zdaleka.
Ultrazvukový Rozptyl grafenu
Aby se propůjčil kompozitů vynikající materiálové vlastnosti grafenu jako je pevnost, grafenu musí být dispergovány do matrice nebo se aplikují ve formě tenkého filmového povlaku na substrát. Aglomerace, sedimentace a disperze do matrice (nebo distribuce částic na substrát, v tomto pořadí), jsou důležitými faktory, které ovlivňují vlastnosti výsledného materiálu je.
Vzhledem ke své hydrofobní povahy, příprava stabilního a vysoce koncentrované grafenu disperze bez povrchově aktivních látek nebo dispergátorů je náročný úkol. K překonání Van der Waalsovy síly, silné smykové síly generované ultrazvukové kavitace jsou nejdokonalejší způsob přípravy stabilní disperze.
Grafenu s vysokou elektrickou vodivostí (712 S · m-1), Dobré disperzity a vysoká koncentrace mohou být snadno připraveny za použití ultrazvukového dispergátoru, jako je například UIP2000hdT nebo UIP4000, Sonikace umožňuje připravit stabilní disperze grafenu při nízké provozní teplotě min. 65 ° C.
SEM obraz ultrazvukem rozptýlených grafenu nanosheets
výkonné ultrazvukové systémy Hielscher jsou schopné zpracovávat grafenu a grafitu ve velkých objemech, např. pro kapalné fázi exfoliace a grafenu disperze. Přesná kontrola nad parametry procesu umožňují bezproblémové scale-up ultrazvukových procesů z bench-top s plnou komerční produkci.
Ultrazvukem exfoliated několik vrstev grafenu s cca. 3-4 vrstvy a cca. velikost 1 um může být (znovu) disperguje v koncentraci alespoň 63 mg / ml.
- vysoká kvalita grafen
- vysoký výnos
- homogenní disperze
- vysoká koncentrace
- vysoké viskozity
- rychlý proces
- nízké náklady
- vysokou propustností
- vysoce účinný
- šetrný k životnímu prostředí
7kW ultrazvukové reaktor pro grafenu disperzí
Ultrazvukové dispergační systémy
Hielscher Ultrazvuk nabízí vysoce výkonné ultrazvukové systémy pro exfoliaci a rozptylování sypkého vrstvami grafenu a grafitu do mono-, bi- a málo-vrstveného grafenu. Spolehlivé ultrazvukové procesory a sofistikované reaktory dodat požadovaný výkon, procesní podmínky, jakož i přesné řízení, tak, že ultrazvukové výsledky procesu může být naladěn přesně na požadované procesní cílů.
Jedním z nejdůležitějších parametrů procesu je amplituda ultrazvuku (vibrační posunutí v ultrazvukové hlavice). Hielscher je průmyslové ultrazvukové systémy jsou konstruovány tak, aby dodávaly velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy nabízí Hielscher vlastní ultrazvukové sondy. Všechny naše ultrazvukové procesory lze přesně přizpůsobit požadovaným podmínkám procesu a snadno monitorovat pomocí vestavěného softwaru. To zajišťuje nejvyšší spolehlivost, konzistentní kvalitu a reprodukovatelné výsledky. Robustnost ultrazvukových zařízení firmy Hielscher umožňuje nepřetržitý provoz v náročných a náročných prostředích. To dělá ultrazvuku preferovanou výrobní technologii pro velkoobjemovou přípravu nanoprojektů s jedním a několika vrstevnými grafeny.
Nabízí široký sortiment ultrasonicators a příslušenství (jako jsou sonotrody a reaktory s různých velikostí a geometrií), nejvíce vhodných reakčních podmínek a faktorů (např činidel, ultrazvukové přívodu energie na jednotku objemu, tlaku, teploty, průtok atd), může být volí tak, aby se dosáhlo co nejvyšší kvality. Protože naše ultrazvukové reaktory mohou být pod tlakem až do několika set barg, použití ultrazvuku vysoce viskózní pasty s 250.000 centipoise není žádný problém pro ultrazvukové systémy Hielscher je.
Vzhledem k těmto faktorům, ultrazvukový delaminace / exfoliace a dispergační vyniká konvenční broušení a frézování technik.
- High Power Ultrazvuk
- vysoké smykové síly
- vysoké tlaky použitelné
- přesná regulace
- bezproblémovou škálovatelnost (lineární)
- šarže a průtokové
- reprodukovatelné výsledky
- spolehlivost
- robustnost
- vysoká energetická účinnost
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
Literatura / Reference
- Ivanov R., Hussainová I., Aghayan M., Petrov M. (2014): Grafenu Coated oxid hlinitý nanovláken jako výztuží oxidu zirkoničitého, 9. mezinárodní DAAAM Baltic Conference průmyslového inženýrství 24-26 dubna 2014, Tallinn, Estonsko.
- Štengl V., Henych J., slušná M., Ecsad P. (2014): Ultrazvuk exfoliace anorganických analogů grafenu, Nanoměřítku Research Letters 9 (1), 2014.
Fakta Worth Knowing
grafen
Grafen je vrstva uhlíku s jedním atomem, která může být popsána jako jednovrstvá nebo 2D struktura grafenu (jednovrstvý grafén = SLG). Grafen má mimořádně velký povrch a vynikající mechanické vlastnosti (Youngův modul 1 TPa a vnitřní pevnost 130 GPa), nabízí vynikající elektronickou a tepelnou vodivost, mobilitu nosiče náboje, průhlednost a je nepropustný pro plyny. Vzhledem k těmto materiálovým vlastnostem je grafen použit jako výztužná přísada, aby kompozity získaly svou pevnost, vodivost atd. Aby bylo možné kombinovat vlastnosti grafenu s jinými materiály, musí být grafen rozpuštěn do sloučeniny nebo aplikován jako tenkovrstvý povlak na podklad.
Běžné rozpouštědla, které se často používají jako kapalné fáze rozptýlit graphene nanosheets zahrnují dimethylsulfoxid (DMSO), N, N-dimethylformamid (DMF), N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), tetramethylmočovina (TMU, tetrahydrofuran (THF) , propylen carbonateacetone (PC), ethanol, a formamidu.
Proč Graphene-Based kompozity?
Grafenu je o tloušťce jednoho atomu nejtenčí, o hmotnosti cca. 0,77 mg na 1 m2 nejlehčí a s pevností v tuhosti 150.000.000 psi (100-300 krát silnější než ocel) a pevnost v tahu 130,000,000,000 Pascalů nejsilnější známý materiál. Dále grafenu je nejlepší tepelný vodič (při pokojové teplotě (4,84 ± 0,44) x 103 k (5,30 ± 0,48) x 103 W · m-11 · K-1) A nejlepší elektrický vodič (pohyblivost elektronu vyšší jak 15.000 cm2· V-1· s-1). Další důležité vlastnosti grafenu je jeho optická vlastnost se absorpce světla při πα≈2.3% bílého světla, a její transparentní vzhled.
Začleněním grafenu do matic, tyto vynikající vlastnosti materiálu mohou být převedeny do výsledného kompozitu, která nabízí unikátní funkce. Takové grafenové kompozity nabízejí nové možnosti pro materiální rozvoj a průmyslové aplikace. Vzhledem ke svým vlastnostem, grafenu a grafenové kompozity jsou již široce rozšířen ve výrobě vysoce výkonných baterií, superkondenzátory, vodivé inkousty, nátěry, fotovoltaických systémů a elektronických zařízení
Hielscher je výkonné ultrazvukové procesory zajistit požadované vysoké střihové síly k překonání van der Waalsovy síly, aby byly rozděleny graphene nanosheets rovnoměrně do kompozitních matric. Ultrazvukové dispergátory takový jak UIP2000hdT nebo UIP16000 se používají k výrobě graphene- a graphene oxidu vyztuženého nanokompozitů.