El óxido de grafeno es soluble en agua, anfifílico, no tóxico, biodegradable y puede dispersarse fácilmente en coloides estables. La exfoliación y dispersión ultrasónica es un método muy eficiente, rápido y económico para sintetizar, dispersar y funcionalizar el óxido de grafeno a escala industrial. En el procesamiento posterior, los dispersores ultrasónicos producen compuestos de polímero de óxido de grafeno de alto rendimiento.

La exfoliación ultrasónica óxido de grafeno

Con el fin de controlar el tamaño de óxido de grafeno nanoláminas (GO), el método de exfoliación juega un factor clave. Debido a sus parámetros de proceso precisamente controlables, exfoliación ultrasónica es la técnica de deslaminación más ampliamente utilizado para la producción de grafeno de alta calidad y óxido de grafeno.
Para la exfoliación ultrasónica de óxido de grafeno a partir de óxido de grafito, existen varios protocolos disponibles. Encuentre una descripción ejemplar a continuación:
El polvo de óxido de grafito se mezcla en KOH acuoso con un valor de pH 10. Para la exfoliación y posterior dispersión, el tipo de sonda ultrasonicador UP200St (200W) es usado. Después, los iones K + se unen al plano basal del grafeno para inducir un proceso de envejecimiento. El envejecimiento se logra bajo evaporación rotatoria (2 h). Con el fin de eliminar los iones K + excesivos, el polvo se lava y se centrifuga varias veces.
La mezcla obtenida se centrifuga y liofiliza, de manera que precipita un polvo de óxido de grafeno dispersable.
Preparación de una pasta conductora GO: El polvo de óxido de grafeno se puede dispersar en dimetilformamida (DMF), bajo sonicación con el fin de producir una pasta conductora. (Han et al.2014)

Óxido de grafeno – La exfoliación (Fig .: Potts et al. 2011)

Dispersión ultrasónica de grafeno óxido

Ultrasonic Funcionalización de grafeno óxido

La sonicación se utiliza con éxito para incorporar óxido de grafeno (GO) en polímeros y materiales compuestos.
Ejemplos:

• grafeno óxido-TiO₂ compuesto de microesferas
• poliestireno-magnetita-grafeno compuesto óxido (estructurado core-shell)
• poliestireno reducida materiales compuestos de óxido de grafeno
• poliestireno / óxido de grafeno recubierto de nanofibras de polianilina (PANI-PS / GO) de material compuesto de núcleo y corteza
• óxido de grafeno poliestireno-intercalado
• p-fenilendiamina-4vinylbenzen-poliestireno óxido de grafeno modificado

Sistemas de ultrasonido para grafeno y grafeno óxido

Hielscher Ultrasonidos ofrece sistemas de ultrasonidos de alta potencia para la exfoliación, la dispersión y el procesamiento aguas abajo de grafeno y óxido de grafeno. procesadores de ultrasonidos fiable y reactores sofisticados entregar la potencia requerida, condiciones de proceso como wel de control tan preciso, de modo que los resultados del proceso de ultrasonidos se pueden sintonizar exactamente a las metas deseadas del proceso.
Uno de los parámetros de proceso más importantes es la amplitud de ultrasonidos, que es la expansión y contracción de vibración en la sonda de ultrasonidos. Hielscher de sistemas ultrasónicos industriales se construyen para entregar amplitudes muy altas. Amplitudes de hasta 200μm pueden ser fácilmente continuamente se ejecutan en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún más altos, Hielscher ofrece sondas ultrasónicas personalizadas. Todos nuestros procesadores ultrasónicos pueden ajustarse exactamente a las condiciones de proceso requeridas y fácilmente controlados mediante el software incorporado. Esto asegura la máxima fiabilidad, calidad consistente y resultados reproducibles. La robustez de equipos de ultrasonidos de Hielscher permite 24/7 operación en servicio pesado y en entornos exigentes. Esto hace que la sonicación la tecnología de producción preferido para el preparación a gran escala de grafeno, óxido de grafeno y materiales de grafito.
Ofreciendo una amplia gama de productos de ultrasonicators y accesorios (tales como sonotrodos y reactores con diferentes tamaños y geometrías), las condiciones de reacción más adecuadas y los factores (por ejemplo, reactivos, entrada de energía ultrasónica por unidad de volumen, presión, temperatura, velocidad de flujo, etc.) puede ser elegido con el fin de obtener la más alta calidad. Desde nuestros reactores de ultrasonidos pueden ser presurizadas hasta varios cientos barg, la sonicación de las pastas de alta viscosidad con a 250.000 centipoises no es problema para los sistemas ultrasónicos Hielschers.
Debido a estos factores, ultrasónica delaminación / exfoliación y dispersión sobresale las técnicas de mezcla y molienda convencionales.