Grafeenin nanoverihiutaleet syntetisoidaan ja dispergoidaan koetin-sonikaatiolla

Grafeenin nanoverihiutaleet (GNP) voidaan syntetisoida ja dispergoida tehokkaasti ja luotettavasti käyttämällä sonikoijia. Korkean intensiteetin ultrasonicationia käytetään grafiitin kuorimiseen ja muutaman kerroksen grafeenin saamiseen, jota usein kutsutaan grafeenin nanoverihiutaleiksi. Sonikaatio on myös erinomainen saavuttamaan erinomainen grafeenin nanoverihiutaleiden jakautuminen sekä matalissa että erittäin viskooseissa suspensioissa.

Grafeenin nanoverihiutaleiden käsittely – Erinomaiset tulokset sonikaatiolla

Grafeenin nanoverihiutaleiden käsittelyssä koetintyyppiset sonikaattorit ovat tehokkaimpia, luotettavimpia ja helppokäyttöisimpiä työkaluja. Koska ultrasonicationia voidaan soveltaa grafeenin nanoverihiutaleiden synteesiin, dispersioon ja funktionalisointiin, sonikaattoreita käytetään lukuisiin grafeeniin liittyviin sovelluksiin:

  • Kuorinta ja synteesi Koetintyyppisiä sonikaattoreita käytetään grafiitin kuorimiseen muutaman kerroksen grafeeni- tai grafeenin nanoverihiutaleiksi. Korkean intensiteetin ultrasonication häiritsee kerrosten välisiä voimia ja hajottaa grafiitin pienemmiksi, yksittäisiksi grafeenilevyiksi.
  • Hajonta: Grafeenin nanoverihiutaleiden tasaisen dispersion saavuttaminen nestemäisessä väliaineessa on ratkaisevan tärkeää kaikissa grafeeniin liittyvissä sovelluksissa. Koetintyyppiset sonikaattorit voivat hajottaa nanoverihiutaleet tasaisesti koko nesteeseen, estäen agglomeraatiota ja varmistaen vakaan suspension.
  • Toiminnallisuus: Sonikaatio helpottaa grafeenin nanoverihiutaleiden funktionalisointia edistämällä funktionaalisten ryhmien tai molekyylien kiinnittymistä niiden pintoihin. Tämä funktionalisointi parantaa niiden yhteensopivuutta tiettyjen polymeerien tai materiaalien kanssa.

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Ultraäänidispergointilaite MultiSonoReactor, jossa on 16 000 watin dispergointikapasiteetti grafeenin nano-verihiutaleiden sekoittamiseksi avoimiksi hartseiksi tai sementiksi.

Ultraäänidispersiojärjestelmä grafeenin nanoverihiutaleiden teolliseen inline-dispersioon

Grafeenin nanoverihiutaleiden synteesi sonikoinnin kautta

Grafeenin nanoverihiutaleet voidaan syntetisoida ultraäänellä avustetulla grafiitin kuorinnalla. Siksi grafiittisuspensio sonikoidaan käyttämällä koetintyyppistä ultraäänihomogenisaattoria. Tätä menetelmää on testattu hyvin alhaisilla (esim. 4 paino-% tai vähemmän) korkeilla kiintoainepitoisuuksilla (esim. 10 paino-% tai suurempi).
 
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.

Virheettömiä muutaman kerroksen pinottuja grafeenin nanoverihiutaleita tuotetaan sonikaatiolla

Korkean resoluution lähetyselektronimikroskooppikuvat grafeenin nanolevyistä saatu
ultraäänellä avustetun vesifaasidispersion ja Hummer-menetelmän avulla.
(Tutkimus ja grafiikka: Ghanem ja Rehim, 2018)

 

Ultraäänellä syntetisoidut nanofluidit ovat tehokkaita jäähdytysnesteitä ja lämmönvaihtimen nesteitä. Termojohtavat nanomateriaalit, kuten grafeenin nanoverihiutaleet, lisäävät lämmönsiirto- ja lämmöntuottokapasiteettia merkittävästi. Sonikaatio on vakiintunut termojohtavien nanohiukkasten, kuten grafeenin nanoverihiutaleiden, synteesissä ja funktionalisoinnissa.

CNT: n dispergointi polyetyleeniglykolissa (PEG) - Hielscher Ultrasonics

Videon pikkukuva

 

Mitä eroa on grafeenilevyillä ja nanoverihiutaleilla?

Grafeenilevyt ja grafeenin nanoverihiutaleet ovat molemmat nanomateriaaleja, jotka koostuvat grafeenista, joka on yksi kerros hiiliatomeja, jotka on järjestetty kuusikulmaiseen hilaan. Joskus grafeenilevyjä ja grafeenin nanoverihiutaleita käytetään keskenään vaihdettavina termeinä. Mutta tieteellisesti näiden grafeenin nanomateriaalien välillä on muutamia eroja: Ensisijainen ero grafeenilevyjen ja grafeenin nanoverihiutaleiden välillä on niiden rakenteessa ja paksuudessa. Grafeenilevyt koostuvat yhdestä hiiliatomikerroksesta ja ovat poikkeuksellisen ohuita, kun taas grafeenin nanoverihiutaleet ovat paksumpia ja koostuvat useista pinotuista grafeenikerroksista. Nämä rakenteelliset erot voivat vaikuttaa niiden ominaisuuksiin ja soveltuvuuteen tiettyihin sovelluksiin. Koetintyyppisten sonikaattoreiden käyttö on erittäin tehokas ja tehokas tekniikka grafeenin yksikerroksisten grafeenilevyjen sekä muutaman kerroksen pinottujen grafeenin nanoverihiutaleiden syntetisoimiseksi, hajottamiseksi ja funktionalisoimiseksi.

Grafiitin kuorinta koetintyyppisellä sonikaattorilla UP100H antoi koskemattomia grafeenin nanoverihiutaleita

Graafinen visualisointi grafeenin nanoverihiutaleiden ultraäänisynteesistä käyttämällä sonikaattoria UP100H
(Tutkimus ja grafiikka: Ghanem ja Rehim, 2018)

Koetintyyppinen ultraäänilaite UP400St nanohiukkasten dispersioon, kuten grafeenin nanoverihiutaleisiin stabiilissa vesisuspensiossa.

Koetintyyppinen sonikaattori UP400St grafeenin nanoverihiutaleiden dispersioiden valmistukseen

Grafeenin nanoverihiutaleiden dispersio sonikaatiolla

Grafeenin nanoverihiutaleiden (GNP) tasainen dispersio on ratkaisevan tärkeää erilaisissa sovelluksissa, koska se vaikuttaa suoraan tuloksena olevien materiaalien tai tuotteiden ominaisuuksiin ja suorituskykyyn. Siksi sonikoijat asennetaan grafeenin nanoverihiutaleiden dispersioihin eri toimialoilla. Seuraavat teollisuudenalat ovat merkittäviä esimerkkejä teho-ultraäänen käytöstä:
 

  • Nanokomposiitit: Grafeenin nanoverihiutaleet voidaan sisällyttää erilaisiin nanokomposiittimateriaaleihin, kuten polymeereihin, niiden mekaanisten, sähköisten ja lämpöominaisuuksien parantamiseksi. Koetintyyppiset sonikaattorit auttavat levittämään nanoverihiutaleet tasaisesti polymeerimatriisiin, mikä parantaa materiaalin suorituskykyä.
  • Elektrodit ja paristot: Grafeenin nanoverihiutaleita käytetään korkean suorituskyvyn elektrodien kehittämiseen paristoille ja superkondensaattoreille. Sonikaatio auttaa luomaan hyvin dispergoituja grafeenipohjaisia elektrodimateriaaleja, joilla on suurempi pinta-ala, mikä parantaa energian varastointikykyä.
  • Katalyysi: Sonikaatiota voidaan käyttää grafeenin nanoverihiutaleisiin perustuvien katalyyttisten materiaalien valmistamiseen. Katalyyttisten nanohiukkasten tasainen dispersio grafeenin pinnalle voi parantaa katalyyttistä aktiivisuutta erilaisissa reaktioissa.
  • Anturit: Grafeenin nanoverihiutaleita voidaan käyttää antureiden valmistuksessa erilaisiin sovelluksiin, mukaan lukien kaasun tunnistaminen, biosensointi ja ympäristön seuranta. Sonikaatio varmistaa nanoverihiutaleiden homogeenisen jakautumisen anturimateriaaleihin, mikä parantaa herkkyyttä ja suorituskykyä.
  • Pinnoitteet ja kalvot: Koetintyyppisiä sonikaattoreita käytetään grafeenin nanoverihiutalepohjaisten pinnoitteiden ja kalvojen valmistamiseen elektroniikan, ilmailun ja suojapinnoitteiden sovelluksiin. Tasainen dispersio ja oikea tarttuvuus substraatteihin ovat ratkaisevan tärkeitä näissä sovelluksissa.
  • Biolääketieteelliset sovellukset: Biolääketieteellisissä sovelluksissa grafeenin nanoverihiutaleita voidaan käyttää lääkkeiden toimittamiseen, kuvantamiseen ja kudostekniikkaan. Sonikaatio auttaa näissä sovelluksissa käytettävien grafeenipohjaisten nanohiukkasten ja komposiittien valmistuksessa.
Grafeenin nanoverihiutaleet voidaan syntetisoida ja dispergoida onnistuneesti ultraäänikäsittelyllä.

SEM-kuvat grafeenin nanoverihiutaleista (b) X3000 ja (c) X8000
(Tutkimus ja kuvat: ©Alizadeh et ai., 2018)

Ultraäänellä syntetisoidut nanofluidit ovat tehokkaita jäähdytysnesteitä ja lämmönvaihtimen nesteitä. Lämpöä johtavat nanomateriaalit lisäävät lämmönsiirto- ja lämmöntuottokapasiteettia merkittävästi. Sonikaatio on vakiintunut lämpöjohtavien nanohiukkasten synteesiin ja funktionalisointiin sekä stabiilien korkean suorituskyvyn nanofluidien tuotantoon jäähdytyssovelluksiin.

Dispergointi-CNT:t polyetyleeniglykolissa (PEG)

Videon pikkukuva

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Tieteellisesti todistetut tulokset ultraäänigrafeenin nanoverihiutaleiden dispersioille

Tutkijat ovat käyttäneet Hielscher-sonikaattoreita grafeenin nanoverihiutaleiden synteesiin ja leviämiseen lukuisissa tutkimuksissa ja testanneet ultrasonicationin vaikutuksia voimakkaasti. Alla on muutamia esimerkkejä grafeenin nanoverihiutaleiden onnistuneesta sekoittamisesta erilaisiin seoksiin, kuten vesipitoisiin lietteisiin, paljastushartseihin tai laastiin.
 
Yleinen menettely grafeenin nanoverihiutaleiden luotettavalle, nopealle tasaiselle dispersiolle on seuraava menettely:
Dispersiota varten grafeenin nanoverihiutaleet sonikoitiin puhtaassa asetonissa käyttämällä Hielscherin ultraäänisekoitinta UP400S lähes tunnin ajan grafeenilevyjen kasautumisen estämiseksi. Asetoni poistettiin kokonaan haihduttamalla. Sitten grafeenin nanoverihiutaleet lisättiin 1 paino-%: lla epoksijärjestelmästä ja niitä sonikoitiin epoksihartsissa 90 W: ssa 15 minuutin ajan.
(vrt. Cakir et al., 2016)
 
Toisessa tutkimuksessa tutkitaan ionisten nestepohjaisten nanofluidien (ionanofluidien) vahvistamista lisäämällä grafeenin nanoverihiutaleita. Erinomaisen dispersion saavuttamiseksi grafeenin nanoverihiutaleiden, ionisen nesteen ja natriumdodekyylibentseenisulfonaatin seos homogenoitiin Hielscher-koetintyyppisellä sonikaattorilla UP200S noin 90 minuutin ajan.
(vrt. Alizadeh et al., 2018)

 
(2019) raportoivat grafeenin nanoverihiutaleiden tehokkaasta sisällyttämisestä laastiin. Siksi grafeenisuspensioita valmistettiin lisäämällä nanoverihiutaleita - painoilla, jotka on merkitty tuloksena olevien materiaalien halutuilla kohdepitoisuuksilla - tavallisen vesijohtoveden ja pehmittimen seoksissa ja sen jälkeen magneettisesti sekoittamalla 2 minuutin ajan. Suspensiot homogenoitiin ultraäänellä 90 minuutin ajan huoneenlämpötilassa käyttämällä Hielscher UP400S -laitetta (Hielscher Ultrasonics GmbH), joka oli varustettu 22 mm: n sonotrodilla, joka tuottaa 4500 J / min tehonläpäisykyvyn 24 kHz: n taajuudella. Energian nopeuden ja sonikaatioajan erityinen yhdistelmä todettiin optimaaliseksi suspension laadun ultraääniparametrien vaikutuksen huolellisen tutkimuksen jälkeen.
(vrt. Tragazikis et al., 2019)
 
(2018) toteaa tutkimuksessaan, että oikea dispersiotekniikka, kuten sonikaatio, varmistaa, että nanomateriaalit, kuten grafeenin nanoverihiutaleet, voivat parantaa täytemateriaalien ominaisuuksia. Tämä johtuu siitä, että dispersio on yksi tärkeimmistä tekijöistä korkealaatuisten nanokomposiittien, kuten epoksilaastin, tuotannossa.

Grafeenin nanoverihiutaleet parantavat ionisten nanofluidien lämpöominaisuuksia. Parhaan dispersiotuloksen saavuttamiseksi nanoverihiutaleet dispergoitiin ultraäänellä nanofluidiin käyttämällä Hielscher-koettimen tyyppistä sonikaattoria UP400S

Näyte puhtaasta BMIM-PF6: sta (vasemmalla) ja ultraäänellä valmistetusta ionanofluidista 2% paino-% (oikealla).
(Tutkimus ja kuvat: ©Alizadeh et ai., 2018)

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Korkean suorituskyvyn sonikaattorit grafeenin nanoverihiutaleiden käsittelyyn

Hielscher Ultrasonics on markkinajohtaja, kun kyse on korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteista nanomateriaalien käsittelyyn. Hielscher-koetintyyppisiä sonikaattoreita käytetään maailmanlaajuisesti laboratorioissa ja teollisuusympäristöissä erilaisiin sovelluksiin, mukaan lukien grafeenin nanoverihiutaleiden käsittely.
Huipputeknologia, saksalainen ammattitaito ja tekniikka sekä pitkäaikainen tekninen kokemus tekevät Hielscher Ultrasonicsista ensisijaisen kumppanin onnistuneeseen ultraäänisovellukseen.

Miksi Hielscher Ultrasonics?

  • korkea hyötysuhde
  • Uusi tekniikka
  • luotettavuus & kestävyys
  • säädettävä, tarkka prosessinohjaus
  • erä & linjassa
  • minkä tahansa aseman
  • älykkäät ohjelmistot
  • älykkäät ominaisuudet (esim. ohjelmoitava, dataprotokolla, kaukosäädin)
  • Helppo ja turvallinen käyttää
  • Huono kunnossapito
  • CIP (clean-in-place)

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa

Hielscherin ultraäänilaitteet ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppo käyttö mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscherin ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on uusinta tekniikkaa ja käyttäjäystävällisyyttä. Tietenkin Hielscherin ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

erätilavuusVirtausnopeusSuositeltavat laitteet
0.5 - 1,5 mln.aVialTweeter
1 - 500 ml10 - 200 ml / minUP100H
10 - 2000 ml20 - 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 - 20L0.2 - 4 l / minUIP2000hdT
10 - 100 litraa2 - 10 l / minUIP4000hdT
15 - 150L3-15 l/minUIP6000hdT
n.a10 - 100 l / minUIP16000
n.asuuremmatklusterin UIP16000

Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!

Kysy lisä tietoja

Käytä alla olevaa lomaketta pyytääksesi lisätietoja ultraääniprosessoreista, sovelluksista ja hinnasta. Keskustelemme mielellämme prosessistasi kanssasi ja tarjoamme sinulle vaatimukset täyttävän ultraäänijärjestelmän!









Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.


Ultraääni korkea leikkaus homogenisaattoreita käytetään laboratorio-, penkki-top, pilotti ja teollinen käsittely.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.



Kirjallisuus / Referenssit

Tosiasiat, jotka kannattaa tietää

Grafeenilevyt vs grafeenin nanoverihiutaleet

Sekä grafeenilevyt että grafeenin nanoverihiutaleet ovat grafiitista peräisin olevia nanorakenteita. Alla olevassa taulukossa korostetaan merkittävimpiä eroja grafeenilevyjen ja grafeenin nanoverihiutaleiden välillä.
 

ErilaistuminengrafeenilevytGrafeenin nanoverihiutaleet
RakenneGrafeenilevyt ovat tyypillisesti yksittäisiä grafeenikerroksia, joilla on kaksiulotteinen rakenne. Ne voivat olla hyvin suuria ja jatkuvia, ulottuen makroskooppisille alueille.Grafeenin nanoverihiutaleet ovat pienempiä ja paksumpia verrattuna yksittäisiin grafeenilevyihin. Ne koostuvat useista grafeenikerroksista, jotka on pinottu päällekkäin muodostaen verihiutaleiden kaltaisia rakenteita. Nanoverihiutaleiden kerrosten lukumäärä voi vaihdella, mutta se on tyypillisesti muutaman tai useiden kymmenien kerrosten välillä
PaksuusNämä ovat yksikerroksisia grafeenirakenteita, joten ne ovat erittäin ohuita, tyypillisesti vain yhden atomin paksuisia.Nämä ovat paksumpia kuin yksikerroksiset grafeenilevyt, koska ne koostuvat useista grafeenikerroksista, jotka on pinottu yhteen. Grafeenin nanoverihiutaleiden paksuus riippuu niiden sisältämien kerrosten lukumäärästä.
MajoituspaikkaaYksikerroksisilla grafeenilevyillä on poikkeukselliset ominaisuudet, kuten korkea sähkönjohtavuus, lämmönjohtavuus ja mekaaninen lujuus. Niillä on myös ainutlaatuisia elektronisia ominaisuuksia, kuten kvanttikoossapitovaikutuksia.Grafeenin nanoverihiutaleet säilyttävät joitakin grafeenin erinomaisia ominaisuuksia, kuten korkean sähkö- ja lämmönjohtavuuden, mutta ne eivät välttämättä ole yhtä poikkeuksellisia kuin yksikerroksinen grafeeni näissä näkökohdissa useiden kerrosten läsnäolon vuoksi. Ne tarjoavat kuitenkin edelleen etuja perinteisiin hiilimateriaaleihin verrattuna.
sovelluksetYksikerroksisilla grafeenilevyillä on laaja valikoima mahdollisia sovelluksia, mukaan lukien elektroniikka, nanokomposiitit, anturit ja paljon muuta. Niitä käytetään usein niiden poikkeuksellisten elektronisten ominaisuuksien vuoksi.Grafeenin nanoverihiutaleita käytetään erilaisissa sovelluksissa, kuten komposiittien, voiteluaineiden, energian varastointilaitteiden lujitemateriaaleissa ja lisäaineina muiden materiaalien ominaisuuksien parantamiseksi. Niiden paksumpi rakenne helpottaa niiden hajottamista tiettyihin matriiseihin verrattuna yksikerroksiseen grafeeniin.

Korkean suorituskyvyn ultraääni! Hielscherin tuotevalikoima kattaa koko spektrin kompaktista laboratorion ultraäänilaitteesta penkki-top-yksiköihin täysteollisiin ultraäänijärjestelmiin.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.


Keskustelemme mielellämme prosessistanne.

Otetaan yhteyttä.