Υπερήχων γραφένιο παραγωγή

Υπερήχων σύνθεση γραφενίου μέσω απολέπισης γραφίτη είναι η πιο αξιόπιστη και συμφέρουσα μέθοδος για την παραγωγή υψηλής ποιότητας φύλλα γραφενίου σε βιομηχανική κλίμακα. Hielscher υψηλής απόδοσης υπερήχων επεξεργαστές είναι ακριβώς ελεγχόμενη και μπορεί να δημιουργήσει πολύ υψηλά πλάτη σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία. Αυτό επιτρέπει την παρασκευή μεγάλων όγκων παρθένου γραφενίου με εύκολο και ελεγχόμενο μέγεθος.

Υπερήχων Παρασκευή γραφένιο

φύλλο γραφενίουΔεδομένου ότι τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά του γραφίτη είναι γνωστά, έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι για την παρασκευή του. Εκτός από τη χημική παραγωγή γκραφενών από οξείδιο του γραφένιου σε διεργασίες πολλαπλών σταδίων, για τις οποίες χρειάζονται πολύ ισχυρά οξειδωτικά και αναγωγικά μέσα. Επιπροσθέτως, το γραφέν που παρασκευάζεται υπό αυτές τις σκληρές χημικές συνθήκες συχνά περιέχει μεγάλη ποσότητα ελαττωμάτων ακόμη και μετά την αναγωγή σε σύγκριση με τους γκραφένους που λαμβάνονται από άλλες μεθόδους. Ωστόσο, ο υπέρηχος είναι μια αποδεδειγμένη εναλλακτική λύση για την παραγωγή υψηλής ποιότητας γραφένιο, επίσης σε μεγάλες ποσότητες. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ελαφρώς διαφορετικούς τρόπους χρησιμοποιώντας υπερηχογράφημα, αλλά γενικά η παραγωγή γραφένιου είναι μια απλή διαδικασία ενός βήματος.

Υπερηχητική απολέπιση γραφενίου στο νερό

Μια ακολουθία υψηλής ταχύτητας (από το a έως το f) πλαισίων που απεικονίζουν τη sono-μηχανική απολέπιση μιας νιφάδας γραφίτη στο νερό χρησιμοποιώντας το UP200S, ένα 200W ultrasonicator με 3-mm sonotrode. Τα βέλη δείχνουν τον τόπο διάσπασης (απολέπιση) με φυσαλίδες σπηλαίωσης που διεισδύουν στη διάσπαση.
(μελέτη και φωτογραφίες: © Tyurnina et al. 2020

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


UIP2000hdT-2kW υπερήχων για την επεξεργασία υγρών.

UIP2000hdT – 2kW ισχυρό ultrasonicator για το γραφένιο απολέπιση

Πλεονεκτήματα της απολέπισης με υπερήχους γραφενίου

Hielscher ανιχνευτή τύπου υπερήχων και αντιδραστήρες μετατρέπουν την απολέπιση γραφενίου σε μια εξαιρετικά αποτελεσματική διαδικασία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή γραφενίου από γραφίτη μέσω της εφαρμογής ισχυρών κυμάτων υπερήχων. Αυτή η τεχνική προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων μεθόδων παραγωγής γραφενίου. Σημαντικά οφέλη της απολέπισης με υπερήχους γραφενίου είναι τα ακόλουθα:

  • Υψηλή απόδοση: Η απολέπιση γραφενίου μέσω υπερήχων τύπου καθετήρα είναι μια πολύ αποτελεσματική μέθοδος παραγωγής γραφενίου. Μπορεί να παράγει μεγάλες ποσότητες γραφενίου υψηλής ποιότητας σε σύντομο χρονικό διάστημα.
  • Χαμηλό κόστος: Ο εξοπλισμός που απαιτείται για την υπερηχητική απολέπιση στη βιομηχανική παραγωγή γραφενίου είναι σχετικά φθηνός σε σύγκριση με άλλες μεθόδους παραγωγής γραφενίου, όπως η χημική εναπόθεση ατμών (CVD) και η μηχανική απολέπιση.
  • Επεκτασιμότητα: Η απολέπιση γραφενίου μέσω υπερήχων μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί για μεγάλης κλίμακας παραγωγή γραφενίου. Υπερήχων απολέπιση και διασπορά του γραφενίου μπορεί να τρέξει σε παρτίδα, καθώς και σε συνεχή ενσωματωμένη διαδικασία. Αυτό το καθιστά μια βιώσιμη επιλογή για εφαρμογές βιομηχανικής κλίμακας.
  • Έλεγχος των ιδιοτήτων του γραφενίου: Η απολέπιση και η αποκόλληση γραφενίου χρησιμοποιώντας υπερήχους τύπου καθετήρα επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο των ιδιοτήτων του παραγόμενου γραφενίου. Αυτό περιλαμβάνει το μέγεθος, το πάχος και τον αριθμό των στρωμάτων.
  • Ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις: Η απολέπιση γραφενίου χρησιμοποιώντας έναν υπερήχων αποδεδειγμένα είναι μια πράσινη μέθοδος παραγωγής γραφενίου, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μη τοξικούς, φιλικούς προς το περιβάλλον διαλύτες όπως νερό ή αιθανόλη. Αυτό σημαίνει ότι η υπερηχητική αποκόλληση γραφενίου επιτρέπει την αποφυγή ή τη μείωση της χρήσης σκληρών χημικών ουσιών ή υψηλών θερμοκρασιών. Αυτό το καθιστά μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση σε άλλες μεθόδους παραγωγής γραφενίου.

Συνολικά, η απολέπιση γραφενίου χρησιμοποιώντας υπερήχους και αντιδραστήρες τύπου Hielscher προσφέρει μια οικονομικά αποδοτική, κλιμακούμενη και φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο παραγωγής γραφενίου με ακριβή έλεγχο των ιδιοτήτων του προκύπτοντος υλικού.

Παράδειγμα για την απλή παραγωγή γραφενίου χρησιμοποιώντας υπερήχους

Ο γραφίτης προστίθεται σε ένα μείγμα αραιού οργανικού οξέος, αλκοόλης και νερού και στη συνέχεια το μείγμα εκτίθεται σε υπερηχητική ακτινοβολία. Το οξύ λειτουργεί ως “μοριακό σφήνα” η οποία διαχωρίζει τα φύλλα του γραφενίου από το μητρικό γραφίτη. Με αυτή την απλή διαδικασία, μια μεγάλη ποσότητα ακέραια, υψηλής ποιότητας γραφενίου διασπείρεται σε νερό δημιουργείται. (Αη et αϊ. 2010)
 

Το βίντεο δείχνει την υπερηχητική ανάμιξη και διασπορά του γραφίτη σε 250mL εποξειδικής ρητίνης (Toolcraft L), χρησιμοποιώντας έναν ομογενοποιητή υπερήχων (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει εξοπλισμό για τη διασπορά γραφίτη, γραφενίου, άνθρακα-νανοσωλήνων, νανοσύρματα ή πληρωτικά στο εργαστήριο ή σε διαδικασίες παραγωγής μεγάλου όγκου. Τυπικές εφαρμογές είναι η διασπορά νανοϋλικών και μικροϋλικών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας λειτουργικότητας ή για διασπορά σε ρητίνες ή πολυμερή.

Αναμείξτε εποξειδική ρητίνη με πληρωτικό γραφίτη χρησιμοποιώντας υπερήχων ομογενοποιητή UP400St (400 Watts)

Μικρογραφία βίντεο

 

Τα νανοαιμοπετάλια γραφενίου με στοίβα λίγων στρωμάτων χωρίς ελαττώματα παράγονται μέσω υπερήχων

Εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης υψηλής ανάλυσης νανοφύλλων γραφενίου που λαμβάνονται
μέσω υπερήχων υποβοηθούμενης υδατικής φάσης διασποράς και μεθόδου Hummer.
(Μελέτη και γράφημα: Ghanem and Rehim, 2018)

 
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη σύνθεση υπερήχων γραφενίου, διασπορά και λειτουργικότητα, κάντε κλικ εδώ:

 

Το γραφένιο Άμεση απολέπιση

Υπέρηχος επιτρέπει την παρασκευή των graphenes σε οργανικούς διαλύτες, επιφανειοδραστικά / υδατικά διαλύματα, ή ιοντικά υγρά. Αυτό σημαίνει ότι η χρήση ισχυρών οξειδωτικών ή αναγωγικών παραγόντων μπορεί να αποφευχθεί. Στάνκοβιτς et αϊ. (2007) που παράγεται γραφενίου με απολέπιση στο πλαίσιο υπερήχους.
Οι εικόνες AFM του οξειδίου του γραφενίου που απολεπίστηκαν με υπερήχων σε συγκεντρώσεις 1 mg / mL σε νερό αποκάλυψαν πάντα την παρουσία φύλλων ομοιόμορφου πάχους (~ 1 nm, παράδειγμα φαίνεται στην παρακάτω εικόνα). Αυτά τα καλά απολεπισμένα δείγματα οξειδίου του γραφενίου δεν περιείχαν φύλλα ούτε παχύτερα ούτε λεπτότερα από 1nm, οδηγώντας στο συμπέρασμα ότι η πλήρης απολέπιση του οξειδίου του γραφενίου μέχρι μεμονωμένα φύλλα οξειδίου του γραφενίου επιτεύχθηκε πράγματι υπό αυτές τις συνθήκες. (Stankovich et al. 2007)

Hielscher υψηλής ισχύος υπερήχων ανιχνευτές και αντιδραστήρες είναι το ιδανικό εργαλείο για την προετοιμασία γραφενίου - τόσο σε εργαστηριακή κλίμακα όσο και σε πλήρη εμπορική ροή διεργασιών

Εικόνα AFM απολεπισμένων φύλλων GO με τρία προφίλ ύψους που αποκτήθηκαν σε διαφορετικές τοποθεσίες
(εικόνα και μελέτη: ©Stankovich et al., 2007)

Παρασκευή φύλλα γραφενίου

Οι Stengl et al. έχουν δείξει την επιτυχή παρασκευή καθαρών φύλλων γραφενίου σε μεγάλες ποσότητες κατά την παραγωγή μη στοιχειομετρικών νανοσυνθέσεων TiO2 γραφενίου με θερμική υδρόλυση εναιωρήματος με νανοφύλλα γραφενίου και σύμπλοκο τιτανίας peroxo. Τα καθαρά νανοφύλλα γραφενίου παρήχθησαν από φυσικό γραφίτη χρησιμοποιώντας ένα πεδίο σπηλαίωσης υψηλής έντασης που παράγεται από τον υπερηχητικό επεξεργαστή Hielscher UIP1000hd σε έναν αντιδραστήρα υπερήχων υπό πίεση στα 5 bar. Τα φύλλα γραφενίου που λαμβάνονται, με υψηλή ειδική επιφάνεια και μοναδικές ηλεκτρονικές ιδιότητες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καλή υποστήριξη για το TiO2 για την ενίσχυση της φωτοκαταλυτικής δραστηριότητας. Η ερευνητική ομάδα ισχυρίζεται ότι η ποιότητα του υπερηχητικά παρασκευασμένου γραφενίου είναι πολύ υψηλότερη από το γραφένιο που λαμβάνεται με τη μέθοδο του Hummer, όπου ο γραφίτης απολεπίζεται και οξειδώνεται. Δεδομένου ότι οι φυσικές συνθήκες στον υπερηχητικό αντιδραστήρα μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια και με την υπόθεση ότι η συγκέντρωση γραφενίου ως dopant θα κυμαίνεται στην περιοχή του 1 – 0.001%, η παραγωγή γραφενίου σε ένα συνεχές σύστημα σε εμπορική κλίμακα εγκαθίσταται εύκολα. Βιομηχανικοί υπερήχων και ενσωματωμένοι αντιδραστήρες για αποτελεσματική απολέπιση γραφενίου υψηλής ποιότητας είναι άμεσα διαθέσιμοι.

Υπερηχητικός αντιδραστήρας για την απολέπιση γραφενίου.

Υπερηχητικός αντιδραστήρας για την απολέπιση και τη διασπορά γραφενίου.

Παρασκευή από κατεργασία με υπερήχους των γραφένιο Oxide

Oh et αϊ. (2010) έχουν δείξει μια διαδρομή παρασκεύασμα χρησιμοποιώντας ακτινοβολία υπερήχων για να παράγει οξείδιο του γραφενίου (GO) στρώματα. Ως εκ τούτου, αυτοί εναιωρούνται είκοσι πέντε χιλιοστόγραμμα κόνεως οξειδίου γραφενίου σε 200 ml απιονισμένου νερού. Με ανάδευση απέκτησαν ένα ανομοιογενές καφέ εναιώρημα. Τα προκύπτοντα εναιωρήματα υποβλήθηκαν σε κατεργασία υπερήχων (30 λεπτά, 1.3 × 105J), και μετά από ξήρανση (στους 373 Κ) η κατεργάστηκε με υπερήχους οξείδιο graphene παρήχθη. Μια φασματοσκοπία FTIR έδειξαν ότι η υπερηχητική θεραπεία δεν μετέβαλε τις λειτουργικές ομάδες του οξειδίου γραφενίου.

Υπερηχητικά αποφλοιωμένα νανοστιβάδων οξείδιο γραφενίου

SEM εικόνα του γραφενίου παρθένα νανοφύλλα που λαμβάνονται με υπερήχους (Oh et al., 2010)

Χαρακτηριστικών ομάδων φύλλα γραφενίου

Xu και Suslick (2011) περιγράφουν μία βολική μέθοδο ενός σταδίου για την παρασκευή του πολυστυρολίου λειτουργοποιημένου γραφίτη. Στη μελέτη τους, χρησιμοποίησαν νιφάδες γραφίτη και στυρόλιο ως βασική πρώτη ύλη. Με κατεργασία με υπερήχους των νιφάδων γραφίτη σε στυρόλιο (ένα δραστικό μονομερές), η ακτινοβολία υπερήχων είχε σαν αποτέλεσμα την mechanochemical απολέπιση των νιφάδων γραφίτη σε μονού στρώματος και φύλλων γραφενίου λίγα-στρώμα. Ταυτόχρονα, η δραστικοποίηση των φύλλων γραφενίου με τις αλυσίδες πολυστυρενίου έχει επιτευχθεί.
Η ίδια διαδικασία της λειτουργικοποίησης μπορεί να διεξαχθεί με άλλα μονομερή βινυλίου για σύνθετα με βάση graphene.

Οι υπερήχων υψηλής απόδοσης είναι αξιόπιστη και εξαιρετικά αποτελεσματική απολέπιση παρθένων νανοφύλλων γραφενίου σε συνεχή ενσωματωμένη παραγωγή.

Βιομηχανικό σύστημα υπερήχων ισχύος για βιομηχανική inline απολέπιση γραφενίου.

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Το γραφένιο διασπορές

Ο βαθμός διασποράς του γραφένιου και του οξειδίου του γραφένιου είναι εξαιρετικά σημαντικός για τη χρήση του πλήρους δυναμικού του γραφένιου με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του. Αν το γκρφένιο δεν διασκορπιστεί υπό ελεγχόμενες συνθήκες, η πολυδιασπορά διασποράς του γραφένιου μπορεί να οδηγήσει σε απρόβλεπτη ή μη φυσική συμπεριφορά όταν ενσωματωθεί σε συσκευές, καθώς οι ιδιότητες του γραφένιου ποικίλλουν ως συνάρτηση των δομικών παραμέτρων του. Το Sonication είναι μια αποδεδειγμένη θεραπεία που αποδυναμώνει τις δυνάμεις των ενδιαμέσων και επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο των σημαντικών παραμέτρων επεξεργασίας.
«Για το οξείδιο του γραφενίου (GO), η οποία τυπικά απολέπιση ως φύλλα μονού στρώματος, μία από τις κύριες προκλήσεις πολυδιασπορά προκύπτει από διακυμάνσεις στην πλευρική περιοχή των νιφάδων. Έχει δειχθεί ότι η μέση πλευρική μέγεθος της GO μπορεί να μετατοπιστεί από 400 nm έως 20 μm, αλλάζοντας το υλικό έναρξης γραφίτη και των συνθηκών κατεργασίας με υπερήχους.»(Green et al. 2010)
Η υπερηχητική διασπορά του γραφενίου με αποτέλεσμα λεπτές και ακόμη και κολλοειδείς πολτούς έχει αποδειχθεί σε διάφορες άλλες μελέτες. (Liu και συν. 2011/ Baby και συν. 2011/ Choi και συν. 2010)
Zhang et al. (2010) έχουν δείξει ότι με τη χρήση των υπερήχους μια σταθερή γραφενίου διασπορά με μια υψηλή συγκέντρωση 1 mg · mL-1 και σχετικά καθαρό φύλλα γραφενίου επιτυγχάνονται, και οι ως προετοιμασμένη φύλλα γραφενίου εμφανίζουν υψηλό ηλεκτρική αγωγιμότητα των 712 S · m-1. Τα αποτελέσματα των μετασχηματισμένων Fourier φάσματα υπερύθρου και εξέταση φάσματα Raman έδειξε ότι η μέθοδος παρασκευής υπερήχων έχει λιγότερη ζημιά στις χημικές και κρυσταλλικές δομές του γραφενίου.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για απολέπιση γραφενίου

Υψηλής απόδοσης υπερήχων UIP4000hdT για βιομηχανικές εφαρμογές. Το σύστημα υπερήχων υψηλής ισχύος UIP4000hdT χρησιμοποιείται για τη συνεχή ενσωματωμένη απολέπιση γραφενίου. Για την παραγωγή των υψηλής ποιότητας νανο-φύλλων γραφένιου, ο αξιόπιστος υψηλής απόδοσης υπερηχητικός εξοπλισμός απαιτείται. Πλάτος, πίεση και θερμοκρασία βασικές παράμετροι, οι οποίες είναι κρίσιμες για την αναπαραγωγιμότητα και την συνεπή ποιότητα των προϊόντων. Υπερήχων Hielscher’ Οι επεξεργαστές υπερήχων είναι ισχυρά και με ακρίβεια ελεγχόμενα συστήματα, τα οποία επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση των παραμέτρων της διαδικασίας και τη συνεχή έξοδο υπερήχων υψηλής ισχύος. Hielscher Υπέρηχοι βιομηχανική υπερήχων επεξεργαστές μπορεί να παραδώσει πολύ υψηλά πλάτη. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes. Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Οι πελάτες μας είναι ικανοποιημένοι από την εξαιρετική ευρωστία και αξιοπιστία των συστημάτων Hielscher Ultrasonics. Η εγκατάσταση σε τομείς βαρέως τύπου, απαιτητικών περιβαλλόντων και 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργίας εξασφαλίζουν αποτελεσματική και οικονομική επεξεργασία. Υπερήχων εντατικοποίηση της διαδικασίας μειώνει το χρόνο επεξεργασίας και επιτυγχάνει καλύτερα αποτελέσματα, δηλαδή υψηλότερη ποιότητα, υψηλότερες αποδόσεις, καινοτόμα προϊόντα.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Μαζική ΌγκοςΡυθμός ροήςΠροτεινόμενες συσκευές
0.5 έως 1.5mLμ.δ.VialTweeter
1 έως 500mL10 έως 200 ml / λεπτόUP100H
10 έως 2000mL20 έως 400mL / λεπτόUf200 ः t, UP400St
0.1 έως 20 λίτρα0.2 έως 4 λίτρα / λεπτόUIP2000hdT
10 έως 100L2 έως 10 λίτρα / λεπτόUIP4000hdT
μ.δ.10 έως 100 λίτρα / λεπτόUIP16000
μ.δ.μεγαλύτεροςσύμπλεγμα UIP16000

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τους υπερήχους για απολέπιση γραφενίου, πρωτόκολλα και τιμές. Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία παραγωγής γραφενίου μαζί σας και να σας προσφέρουμε ένα σύστημα υπερήχων που ικανοποιεί τις απαιτήσεις σας!









Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


Παρασκευή of Carbon Nanoscrolls

Οι νανοκύλινδροι άνθρακα είναι παρόμοιοι με τους νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων. Η διαφορά με τα MWCNTs είναι οι ανοιχτές άκρες και η πλήρης προσβασιμότητα των εσωτερικών επιφανειών σε άλλα μόρια. Μπορούν να συντεθούν υγρά-χημικά με παρεμβολή γραφίτη με κάλιο, απολέπιση σε νερό και υπερήχηση του κολλοειδούς εναιωρήματος. (βλ. Viculis et al. 2003) Η υπερήχους βοηθά την κύλιση προς τα πάνω των μονοστιβάδων γραφενίου σε νανοκυλίνδρους άνθρακα (βλ. Γράφημα παρακάτω). Έχει επιτευχθεί υψηλή απόδοση μετατροπής 80%, γεγονός που καθιστά την παραγωγή νανοκυλίνδρων ενδιαφέρουσα για εμπορικές εφαρμογές.

Ultrasonically επικουρείται σύνθεση nanoscrolls άνθρακα

Υπερήχων σύνθεση των νανοκυλίνδρων άνθρακα (Viculis et al. 2003)

Παρασκευή του nanoribbons

Η ερευνητική ομάδα του Hongjie Dai και των συναδέλφων του από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ βρήκαν μια τεχνική για την προετοιμασία των nanoribbons. Οι κορδέλες Graphene είναι λεπτές ταινίες γραφένης που μπορεί να έχουν ακόμα πιο χρήσιμα χαρακτηριστικά από τα φύλλα γραφένιου. Σε πλάτη περίπου 10 nm ή μικρότερη, η συμπεριφορά των κορδονιών γραφένης είναι παρόμοια με ένα ημιαγωγό καθώς τα ηλεκτρόνια αναγκάζονται να κινούνται κατά μήκος. Ως εκ τούτου, θα ήταν ενδιαφέρον να χρησιμοποιηθούν nanoribbons με λειτουργίες ημιαγωγών σε ηλεκτρονικά (π.χ. για μικρότερα, ταχύτερα κομμάτια υπολογιστών).
Dai et αϊ. παρασκευή nanoribbons γραφενίου βάσεων στις δύο βήματα: πρώτον, χαλάρωσε τα στρώματα του γραφενίου από γραφίτη με μία θερμική επεξεργασία του 1000ºC για ένα λεπτό σε 3% του υδρογόνου σε αέριο αργό. Στη συνέχεια, η graphene χωρίστηκε σε λωρίδες χρησιμοποιώντας υπερήχους. Οι nanoribbons λαμβάνονται με την τεχνική αυτή χαρακτηρίζεται από πολύ «ομαλότερη’ ακμές από εκείνες που γίνονται με συμβατικά λιθογραφικά μέσα. (Jiao et al. 2009)

Κατεβάστε το πλήρες άρθρο σε μορφή PDF εδώ:
Υπερήχων υποβοηθούμενη παραγωγή γραφενίου


Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε

Τι είναι το γραφένιο;

Γραφίτης αποτελείται από δύο διαστάσεων φύλλα sp2-υβριδοποιήθηκε, εξαγωνικό διατεταγμένα άτομα άνθρακος - το graphene - που στοιβάζονται τακτικά. άτομο-λεπτά φύλλα του γραφενίου, οι οποίες σχηματίζουν γραφίτη από αλληλεπιδράσεις μη-συγκόλληση, χαρακτηρίζονται από μία ακραία μεγαλύτερη επιφάνεια. Γραφένιο δείχνει μια εξαιρετική αντοχή και σταθερότητα κατά μήκος των βασικών επιπέδων του που φτάνει με περ. 1020 GPa περίπου η τιμή αντοχής του διαμαντιού.
Γραφένιο είναι το βασικό δομικό στοιχείο ορισμένων allotropes συμπεριλαμβανομένων, εκτός από γραφίτη, επίσης νανοσωλήνες άνθρακα και φουλερένια. Χρησιμοποιείται ως προσθετικό, γραφενίου μπορεί να ενισχύσει δραματικά τις ηλεκτρικές, φυσικές, μηχανικές και ιδιότητες φραγμού των συνθέτων πολυμερών σε εξαιρετικά χαμηλές φορτίσεις. (Xu, Suslick 2011)
Με τις ιδιότητές του, το graphene είναι ένα υλικό υπερθετικών και έτσι υπόσχεται για βιομηχανίες που παράγουν σύνθετα υλικά, επιστρώσεις ή μικροηλεκτρονική. Ο Geim (2009) περιγράφει συνοπτικά το graphene ως supermaterial στην ακόλουθη παράγραφο:
"Είναι το λεπτότερο υλικό στο σύμπαν και το ισχυρότερο που μετρήθηκε ποτέ. Οι φορείς φόρτισης παρουσιάζουν γιγαντιαία ενδογενή κινητικότητα, έχουν τη μικρότερη αποτελεσματική μάζα (είναι μηδέν) και μπορούν να ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις μικρού μήκους χωρίς να διασκορπιστούν σε θερμοκρασία δωματίου. Το Graphene μπορεί να διατηρήσει πυκνότητες ρεύματος 6 παραγγελιών υψηλότερες από τον χαλκό, παρουσιάζει θερμική αγωγιμότητα ρεκόρ και ακαμψία, είναι αδιαπέραστη από τα αέρια και συμβιβάζει αυτές τις αντικρουόμενες ιδιότητες όπως η ευθραυστότητα και η ολκιμότητα. Η μεταφορά ηλεκτρονίων σε γραφένιο περιγράφεται από μια εξίσωση Dirac, η οποία επιτρέπει τη διερεύνηση σχετικιστικών κβαντικών φαινομένων σε ένα πείραμα κορυφής. "
Λόγω αυτών των εξαιρετικών χαρακτηριστικών των υλικών, το γραφένιο είναι ένα από τα πιο ελπιδοφόρα υλικά και βρίσκεται στο επίκεντρο της έρευνας για τα νανοϋλικά.

Πιθανές εφαρμογές για το γραφένιο

Βιολογικές εφαρμογές: Ένα παράδειγμα για παρασκευή υπερηχητικής γκαινίνης και η βιολογική του χρήση δίδονται στη μελέτη "Σύνθεση νανοσύνθετων γραφενών-χρυσών μέσω ηχοχημικής αναγωγής" από τους Park et al. (2011), όπου συντέθηκε ένα νανοσύνθετο από μειωμένα νανοσωματίδια οξειδίου του γραφένιου-χρυσού (Au) με ταυτόχρονη μείωση των ιόντων χρυσού και εναπόθεση νανοσωματιδίων χρυσού στην επιφάνεια του μειωμένου οξειδίου του γραφένιου ταυτόχρονα. Για να διευκολυνθεί η μείωση των ιόντων χρυσού και η δημιουργία λειτουργιών οξυγόνου για την αγκύρωση των νανοσωματιδίων χρυσού στο μειωμένο οξείδιο του γραφένιου, στο μείγμα των αντιδραστηρίων εφαρμόστηκε ακτινοβόληση υπερήχων. Η παραγωγή τροποποιημένων με χρυσό δεσμευμένων πεπτιδίων βιομορίων δείχνει το δυναμικό υπερηχητικής ακτινοβολίας των σύνθετων προϊόντων γραφένιο και γραφένιο. Ως εκ τούτου, ο υπέρηχος φαίνεται να είναι ένα κατάλληλο εργαλείο για την προετοιμασία άλλων βιομορίων.
Ηλεκτρονικά: Το γραφένιο είναι ένα πολύ λειτουργικό υλικό για την ηλεκτρονική τομέα. Με την υψηλή κινητικότητα των φορέων φορτίου στο εσωτερικό δίκτυο του γραφενίου, γραφενίου είναι μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη του γρήγορου ηλεκτρονικών εξαρτημάτων στον τομέα της υψηλής συχνότητας της τεχνολογίας.
Αισθητήρες: Η υπερηχητικά απολέπιση γραφενίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή εξαιρετικά ευαίσθητο και επιλεκτικό αγωγιμομετρική αισθητήρες (των οποίων η αντίσταση ταχέως αλλάζει >10 000% σε κορεσμένα ατμό αιθανόλη), και υπερπυκνωτές με εξαιρετικά υψηλή ειδική χωρητικότητα (120 F / g), πυκνότητα ισχύος (105 kW / kg), και η πυκνότητα της ενέργειας (9.2 Wh / kg). (Αη et αϊ. 2010)
Αλκοόλ: Για την παραγωγή αλκοόλης: Ένα πλευρά εφαρμογής μπορεί να είναι η χρήση του γραφενίου στην παραγωγή αλκοόλης, εκεί γραφενίου μεμβράνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απόσταξη αλκοόλης και να κάνει με τον τρόπο αυτό τα αλκοολούχα ποτά ισχυρότερη.
Ως η ισχυρότερη, πιο ηλεκτρικά αγώγιμο και ένα από τα ελαφρύτερα και πιο εύκαμπτα υλικά, graphene είναι μια πολλά υποσχόμενη υλικό για τα ηλιακά κύτταρα, κατάλυση, διαφανείς και emissive οθόνες, μικρομηχανική αντηχεία, τρανζίστορ, ως κάθοδος σε μπαταρίες λιθίου-αέρα, για υπερευαίσθητη χημική ανιχνευτές , αγώγιμες επιστρώσεις καθώς και η χρήση ως πρόσθετο σε ενώσεις.

Η αρχή εργασίας του υπερήχου υψηλής δύναμης

Όταν κατεργασία με υπερήχους υγρά σε υψηλές εντάσεις, τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται στα υγρά μέσα έχουν ως αποτέλεσμα εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης (συμπίεσης) και χαμηλής πίεσης (αραίωση), με ρυθμούς ανάλογα με τη συχνότητα. Κατά τη διάρκεια του κύκλου χαμηλής πίεσης, τα υψηλής έντασης υπερηχητικά κύματα δημιουργούν μικρές φυσαλίδες κενού ή κενά στο υγρό. Όταν οι φυσαλίδες επιτύχουν έναν όγκο στον οποίο δεν μπορούν πλέον να απορροφήσουν ενέργεια, καταρρέουν βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται σπηλαίωση. Κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης πολύ υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 5.000K) και πιέσεις (περίπου 2.000atm) επιτυγχάνονται τοπικά. Η κατάρρευση της φυσαλίδας σπηλαίωσης οδηγεί επίσης σε υγρούς πίδακες ταχύτητας έως 280m / s. (Suslick 1998) Η υπερηχητικά παραγόμενη σπηλαίωση προκαλεί χημικές και φυσικές επιδράσεις, οι οποίες μπορούν να εφαρμοστούν σε διαδικασίες.
Η sonochemistry που προκαλείται από σπηλαίωση παρέχει μια μοναδική αλληλεπίδραση μεταξύ ενέργειας και ύλης, με θερμά σημεία μέσα στις φυσαλίδες ~ 5000 K, πιέσεις ~ 1000 bar, ρυθμούς θέρμανσης και ψύξης >1010K s-1? αυτές οι έκτακτες συνθήκες επιτρέπουν την πρόσβαση σε μια σειρά χημικών χώρου αντίδρασης κανονικά δεν είναι προσβάσιμα, το οποίο επιτρέπει την σύνθεση μιας ευρείας ποικιλίας ασυνήθιστων νανοδομημένων υλικών. (Bang 2010)

Λογοτεχνία / Αναφορές

  • 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.


Υψηλής απόδοσης υπερήχους! Η γκάμα προϊόντων hielscher καλύπτει όλο το φάσμα από το συμπαγές εργαστήριο υπερήχων πάνω από πάγκο-κορυφαίες μονάδες σε πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων.

Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.


Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας.

Ας έρθουμε σε επαφή.