અલ્ટ્રાસોનિક સ્તરવિચ્છેદનનો ઉપયોગ કરીને ઔદ્યોગિક પાયે એકસ્તરીય ગ્રાફીનનું ઉત્પાદન

ગ્રાફીન આધુનિક વિજ્ઞાનની સૌથી રોમાંચક સામગ્રીઓમાંની એક બની ગયું છે – અને તેનું યોગ્ય કારણ પણ છે. તે માત્ર “કાર્બનની વધુ એક સામગ્રી” નથી. ગ્રાફીન એ સંપૂર્ણપણે સુવ્યવસ્થિત મધપૂડા જેવા જાલકમાં ગોઠવાયેલું કાર્બનનું એક પરમાણુ જેટલું જાડું સ્તર છે, અને દેખીતી રીતે સરળ આ રચના એવા ગુણધર્મોનું આશ્ચર્યજનક સંયોજન પ્રદાન કરે છે જેની બરાબરી બહુ ઓછી સામગ્રીઓ કરી શકે છે.
પડકાર હંમેશાં એ રહે છે: આપણે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા એકસ્તરીય ગ્રાફીનનું કાર્યક્ષમ રીતે, સાતત્યપૂર્વક અને ઔદ્યોગિક જથ્થામાં ઉત્પાદન કેવી રીતે કરી શકીએ?
અહીં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળું અલ્ટ્રાસોનિક સ્તરવિચ્છેદન – ખાસ કરીને Hielscher પ્રોબ પ્રકારના સોનિકેટર્સ સાથે – એક વ્યવહારુ અને ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારી શકાય એવો ઉકેલ પ્રદાન કરે છે.

સમસ્યા: મોટા પાયે એકસ્તરીય ગ્રાફીનનું ઉત્પાદન

ગ્રાફીન કુદરતી રીતે ગ્રેફાઇટની અંદર અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જ્યાં ગ્રાફીનનાં લાખો સ્તરો એકબીજા પર ચુસ્તપણે ગોઠવાયેલાં હોય છે. આ સ્તરો મજબૂત આંતરસ્તરીય બળો (વાન ડર વાલ્સ આંતરક્રિયાઓ) દ્વારા જોડાયેલાં હોય છે, જેના કારણે તેમને સ્વચ્છ રીતે અલગ પાડવાનું મુશ્કેલ બને છે.

ધ્યેય સ્પષ્ટ છે:

• એકસ્તરીય ગ્રાફીનની ઊંચી ઉપજ
• ગ્રાફીનના જાલકને ન્યૂનતમ નુકસાન
• શીટનું એકસમાન કદ અને આકારરચના
• ઔદ્યોગિક જથ્થા સુધી ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારી શકાય તેવી ક્ષમતા
• ખર્ચની દૃષ્ટિએ કિફાયતી અને પર્યાવરણની દૃષ્ટિએ ટકાઉ

પરંપરાગત પદ્ધતિઓને આ બધી આવશ્યકતાઓ એકસાથે પૂરી કરવામાં મુશ્કેલી પડે છે.

પરંપરાગત સ્તરવિચ્છેદન પદ્ધતિઓ શા માટે ઊણી ઊતરે છે

પરંપરાગત સ્તરવિચ્છેદન પદ્ધતિઓમાં યાંત્રિક, રાસાયણિક અને પ્રવાહી અવસ્થામાં થતું સ્તરવિચ્છેદન સામેલ છે. આ બધી પદ્ધતિઓમાં એવી મર્યાદાઓ છે જે ગ્રાફીનના ઉત્પાદનને બિનકાર્યક્ષમ અને/અથવા જોખમી બનાવે છે.

યાંત્રિક સ્તરવિચ્છેદન

સૌથી જાણીતી યાંત્રિક તકનીક પ્રસિદ્ધ “સ્કૉચ ટેપ” પદ્ધતિ છે. તે મૂળ અપરિવર્તિત ગ્રાફીનનું ઉત્પાદન કરી શકે છે, પરંતુ:

• ઉપજ અત્યંત ઓછી હોય છે
• શીટ્સ અનિયમિત હોય છે
• ઉત્પાદન માટે સંપૂર્ણપણે અવ્યવહારુ છે

રાસાયણિક સ્તરવિચ્છેદન

આ પદ્ધતિ સ્તરો વચ્ચેના બંધ તોડવા માટે પ્રબળ અમ્લો અને ઑક્સિડાઇઝિંગ પદાર્થોનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ:

• અશુદ્ધિઓ અને ખામીઓ ઉમેરે છે
• રાસાયણિક કચરો ઉત્પન્ન કરે છે
• દ્રાવકો, રસાયણો અને નિકાલને કારણે ખર્ચ વધારે છે
• ગ્રાફીનનું રાસાયણિક સ્વરૂપ બદલે છે (ઘણી વાર કાયમી રીતે)

પ્રવાહી અવસ્થામાં પરંપરાગત સ્તરવિચ્છેદન

આ અભિગમમાં ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવું વધુ સરળ છે, પરંતુ ઘણી વાર નીચેની આવશ્યકતાઓ અને મર્યાદાઓ હોય છે:

• N-મિથાઇલ-2-પાયરોલિડોન (NMP) અથવા ડાઇમિથાઇલફોર્મામાઇડ (DMF) જેવા વિશેષ દ્રાવકોની જરૂર પડે છે
• પ્રક્રિયા માટે લાંબો સમય જરૂરી હોય છે
• ઊંચા ઊર્જા ઇનપુટ વિના ઉપજ અને પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા મર્યાદિત રહે છે

અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન ઉત્પાદન: ઔદ્યોગિક પ્રગતિનો માર્ગ

ઉચ્ચ શક્તિવાળા પ્રોબ સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન સંશ્લેષણ અત્યંત અસરકારક બને છે, કારણ કે તે બાથ સોનિકેશન કરતાં ઘણી વધુ કાર્યક્ષમતાથી ઊર્જા સીધી નિલંબનમાં પહોંચાડે છે.

વ્યવહારમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ બે મુખ્ય માર્ગો દ્વારા ગ્રાફીનના ઉત્પાદનમાં સહાય કરે છે:

પદ્ધતિ 1: અલ્ટ્રાસોનિક સહાયથી થતી Hummers પદ્ધતિ (ગ્રાફીન ઑક્સાઇડ)

Hummers પદ્ધતિ એક રાસાયણિક માર્ગ છે, જેમાં પ્રબળ અમ્લો અને ઑક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટોના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને ગ્રેફાઇટનું ઑક્સિડેશન કરવામાં આવે છે – સામાન્ય રીતે સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ, નાઇટ્રિક ઍસિડ અને પોટેશિયમ પરમેંગેનેટનો ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, હાઇડ્રોક્સિલ, ઇપૉક્સાઇડ અને કાર્બોક્સિલ સમૂહો જેવા ઑક્સિજન ધરાવતા કાર્યાત્મક સમૂહોને કાર્બનના જાલકમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. પરિણામે ગ્રાફીન ઑક્સાઇડ (GO) મળે છે, જે ગ્રાફીનનું રાસાયણિક રીતે સંશોધિત વ્યુત્પન્ન છે.

આ પ્રક્રિયા દરમિયાન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે તે પ્રતિક્રિયાની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક હલનચલન પ્રતિક્રિયકો અને ગ્રેફાઇટના કણો વચ્ચે દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ સુધારે છે, જેથી વધુ એકસમાન ઑક્સિડેશન સુનિશ્ચિત થાય છે. તે જ સમયે, કેવિટેશનથી ઉત્પન્ન થતા કર્તન બળો ઑક્સિડાઇઝ થયેલાં ગ્રેફાઇટનાં સ્તરોને અલગ અલગ શીટ્સમાં વિભાજિત કરવામાં મદદ કરે છે, જેનાથી સ્તરવિચ્છેદન ઝડપી બને છે અને વિક્ષેપનની ગુણવત્તા સુધરે છે.

અહીં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શું કરે છે:

• દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ સુધારે છે
• વિક્ષેપન ઝડપી બનાવે છે
• ઑક્સિડાઇઝ થયેલાં સ્તરોને એકલ શીટ્સમાં અલગ પાડવામાં મદદ કરે છે

આ પદ્ધતિનું ઉત્પાદન એકસ્તરીય અથવા થોડાં સ્તરો ધરાવતી શીટ્સના સ્વરૂપમાં ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ છે, જે પોતાની જલસ્નેહી સપાટીની રસાયણિક પ્રકૃતિને કારણે પાણીમાં સહેલાઈથી વિખેરાય છે. ઉમેરાયેલા ક્રિયાત્મક સમૂહોને કારણે ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે અને અનુગામી રાસાયણિક કાર્યાત્મકકરણ, સંયુક્ત પદાર્થોમાં સમાવેશ અથવા સંશોધિત ગ્રાફીન સંરચનાઓમાં અપચય માટે ખૂબ અનુકૂળ હોય છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી કરવામાં આવતી Hummer’s પદ્ધતિથી મળતાં ઉત્પાદનો:

• ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ શીટ્સ
• પાણીમાં જલસ્નેહી વિખેરણો
• કાર્યાત્મકકરણ માટે યોગ્ય ગ્રાફીનનું રાસાયણિક રીતે સંશોધિત સ્વરૂપ

જ્યારે ઉદ્દેશ્ય મૂળ અપરિવર્તિત ગ્રાફીન મેળવવાનો નહીં, પરંતુ વધુ સંશોધન અથવા ચોક્કસ આંતરપૃષ્ઠીય ઉપયોગો માટે રચાયેલ સપાટી-સક્રિય અને રાસાયણિક રીતે સમાયોજિત કરી શકાય એવો પદાર્થ મેળવવાનો હોય, ત્યારે આ અભિગમ ખાસ કરીને યોગ્ય છે.

Hummer પદ્ધતિ અને સોડિયમ ડોડેસિલબેન્ઝીનસલ્ફોનેટ (SDS) નો ઉપયોગ કરતી વિખેરણ તકનીક દ્વારા કરવામાં આવતા ગ્રાફીન સંશ્લેષણનું આલેખીય નિરૂપણ: (A) ગ્રેફાઇટની સંરચના; (B) ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ્સનું વિખેરણ સોનિકેટર UP100H નો ઉપયોગ કરીને; (C) અપચયિત ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ; અને (D) ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ.
(અભ્યાસ અને આલેખ: Ghanem અને Rehim, 2018)

પદ્ધતિ 2: અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી-પ્રાવસ્થા એક્સફોલિએશન (મૂળ અપરિવર્તિત ગ્રાફીન)

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી-પ્રાવસ્થા એક્સફોલિએશનમાં, જથ્થાબંધ ગ્રેફાઇટને યોગ્ય દ્રાવકમાં – સામાન્ય રીતે N-મિથાઇલ-2-પાયરોલિડોન (NMP) અથવા ડાઇમિથાઇલફોર્મામાઇડ (DMF) માં – વિખેરવામાં આવે છે અને તેના પર ઉચ્ચ શક્તિનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાગુ કરવામાં આવે છે. ઓક્સિડેટિવ પદ્ધતિઓથી વિપરીત, આ પ્રક્રિયા મૂળભૂત રીતે રાસાયણિકને બદલે ભૌતિક છે.

લાગુ કરવામાં આવતી અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા પ્રવાહીમાં તીવ્ર કેવિટેશન બળો ઉત્પન્ન કરે છે. આ બળો ગ્રાફીનનાં સ્તરોને એકસાથે જકડી રાખતી વાન ડેર વાલ્સ આંતરક્રિયાઓ પર વિજય મેળવીને ગ્રેફાઇટને ભૌતિક રીતે અલગ-અલગ ગ્રાફીન શીટ્સમાં વિભાજિત કરે છે. એક્સફોલિએશન આગળ વધે તેમ દ્રાવક માધ્યમમાં ગ્રાફીન નેનોશીટ્સનાં સ્થિર વિખેરણો રચાય છે.
અહીં અલ્ટ્રાસાઉન્ડનાં કાર્યો:

• ગ્રેફાઇટનાં સ્તરોને ભૌતિક રીતે છૂટાં પાડે છે
• ગ્રાફીનનાં વ્યક્તિગત સ્તરોને અલગ કરે છે
• ગ્રાફીનનાં સ્થિર વિખેરણો બનાવે છે

જ્યારે મૂળ sp² કાર્બન જાળીની અખંડિતતા જાળવવી પ્રાથમિક ધ્યેય હોય, ત્યારે આ પદ્ધતિને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે. કોઈ ઉગ્ર ઓક્સિડાઇઝિંગ કારકોનો ઉપયોગ થતો ન હોવાથી ગ્રાફીનની સ્ફટિકીય સંરચના અને તેના આંતરિક વિદ્યુત તથા યાંત્રિક ગુણધર્મોને ઘણી વધુ હદ સુધી જાળવી શકાય છે. વધુમાં, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી-પ્રાવસ્થા એક્સફોલિએશન ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવા માટે ખૂબ અનુકૂળ છે, જેથી ઉત્પાદનની સુસંગતતા જાળવી રાખીને પ્રયોગશાળાના સંશોધનમાંથી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન તરફ વિશ્વસનીય રીતે આગળ વધી શકાય છે.
તમારું ધ્યેય નીચે મુજબ હોય ત્યારે આ અભિગમ પસંદગીનો વિકલ્પ છે:

• મૂળ sp² જાળી જાળવવી
• ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ગ્રાફીન નેનોશીટ્સનું ઉત્પાદન કરવું
• ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વિશ્વસનીય રીતે વધારવું

સારાંશરૂપે, Hummers’ પદ્ધતિ રાસાયણિક સંશોધનને પ્રાથમિકતા આપે છે, જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી-પ્રાવસ્થા એક્સફોલિએશન સંરચનાની જાળવણી અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ગ્રાફીન નેનોશીટ્સના ઉત્પાદન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

3-mm સોનોટ્રોડ ધરાવતા 200W અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP200S નો ઉપયોગ કરીને પાણીમાં ગ્રેફાઇટના પતરીકાનું ધ્વનિ-યાંત્રિક એક્સફોલિએશન દર્શાવતી ફ્રેમ્સનો ઉચ્ચ ગતિનો ક્રમ (a થી f સુધી). તીરો વિભાજનનું (એક્સફોલિએશનનું) સ્થાન દર્શાવે છે, જ્યાં કેવિટેશન પરપોટા તિરાડમાં પ્રવેશે છે.
(અભ્યાસ અને ચિત્રો: © Tyurnina et al. 2020

યોગ્ય માર્ગની પસંદગી: જાળવવું કે સંશોધિત કરવું?

એક સરળ પ્રશ્ન શ્રેષ્ઠ પદ્ધતિ નક્કી કરે છે:
શું તમને મૂળ અપરિવર્તિત ગ્રાફીન જોઈએ છે – કે કાર્યાત્મકકૃત ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ?

પ્રવાહી-પ્રાવસ્થા એક્સફોલિએશન જાળીને જાળવવા અને સ્તરો વચ્ચેના બળો પર સૌમ્ય રીતે વિજય મેળવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
Hummers’ પદ્ધતિ ઇરાદાપૂર્વક રાસાયણિક પ્રકૃતિ બદલે છે, જેમાં ઑક્સિજન સમૂહો અને ખામીઓ ઉમેરાય છે, અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સંરચનાનું રક્ષણ કરવાને બદલે મુખ્યત્વે વિખેરણ સુધારે છે.

આ તફાવત અંતિમ ગ્રાફીનની કાર્યક્ષમતા અને તેના સંભવિત ઉપયોગો પર પ્રબળ અસર કરે છે.

ઔદ્યોગિક ગ્રાફીન માટે અલ્ટ્રાસોનિક એક્સફોલિએશન શા માટે શ્રેષ્ઠ કામગીરી આપે છે

પરંપરાગત એક્સફોલિએશન પદ્ધતિઓની તુલનામાં, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી-તબક્કા એક્સફોલિએશન કાર્યક્ષમતા, ઉત્પાદનની ગુણવત્તા અને ઔદ્યોગિક સ્તરે વિસ્તરણક્ષમતાનું દુર્લભ સંયોજન પ્રદાન કરે છે.
તેના સૌથી નોંધપાત્ર ફાયદાઓમાંનો એક એક્સફોલિએશનની ઊંચી ઉપજ છે. શ્રેષ્ઠ બનાવેલી પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓમાં, અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન ગ્રેફાઇટમાંથી ગ્રેફીનની શીટોને નોંધપાત્ર રીતે ઊંચી કાર્યક્ષમતાથી અલગ કરી શકે છે અને ઘણી વાર મુખ્યત્વે એકસ્તરીય સામગ્રી પ્રાપ્ત થાય છે. આ યાંત્રિક એક્સફોલિએશનની સરખામણીમાં નોંધપાત્ર સુધારો દર્શાવે છે, જેમાં ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવા ગ્રેફીનની માત્ર અત્યંત ઓછી માત્રા ઉત્પન્ન થાય છે.
એકરૂપતા અન્ય એક નિર્ણાયક પરિબળ છે. કેવિટેશન પ્રક્રિયાને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કરી શકાતી હોવાથી, પરિણામી ગ્રેફીન શીટોની જાડાઈ અને આકારરચના સામાન્ય રીતે સુસંગત હોય છે. ઔદ્યોગિક ઉપયોગો માટે આ પુનરુત્પાદકતા આવશ્યક છે, કારણ કે તેમાં સામગ્રીની સુસંગતતા ઉત્પાદનની કામગીરીને સીધી અસર કરે છે.
વિસ્તરણક્ષમતા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાને વધુ વિશિષ્ટ બનાવે છે. પ્રયોગશાળાના બીકરમાં કાર્ય કરતી પ્રક્રિયાને પાયલોટ સ્તરે અને અંતે ઔદ્યોગિક ઇનલાઇન ઉત્પાદન સુધી લઈ જઈ શકાય છે. સતત કાર્યરત અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહ રિએક્ટરો નિયંત્રિત અને પુનરાવર્તન કરી શકાય તેવી પરિસ્થિતિઓમાં ગ્રેફાઇટના વિક્ષેપણના મોટા જથ્થા પર પ્રક્રિયા કરવાની સુવિધા આપે છે, જે આ ટેકનોલોજીને વ્યાવસાયિક રીતે વ્યવહારુ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા નિયંત્રણ વધારાની લવચીકતા પ્રદાન કરે છે. કંપનવિસ્તાર, અલ્ટ્રાસોનિક શક્તિનું ઇનપુટ, દબાણ, તાપમાન અને નિવાસ સમય જેવા પરિમાણોને ચોકસાઈથી ગોઠવી શકાય છે. આનાથી ઉત્પાદકો પુનરુત્પાદકતા જાળવી રાખીને ગ્રેફીનનાં લક્ષણોને ચોક્કસ ઉપયોગની જરૂરિયાતો અનુસાર અનુકૂળ બનાવી શકે છે.
છેલ્લે, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહી-તબક્કા એક્સફોલિએશન વધુ પર્યાવરણીય રીતે ટકાઉ દ્રાવક પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરીને અમલમાં મૂકી શકાય છે. ફોર્મ્યુલેશન અને લક્ષિત ઉપયોગના આધારે, ઇથેનોલ-આધારિત પ્રણાલીઓ, આયનિક પ્રવાહીઓ અથવા જલીય માધ્યમોનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે, જે પ્રબળ ઓક્સિડેશન કરતી રાસાયણિક પદ્ધતિઓની તુલનામાં પર્યાવરણીય અને નિયમનકારી ફાયદા પ્રદાન કરે છે.

ગ્રેફીન એક્સફોલિએશન માટે Hielscher પ્રોબ સોનિકેટરો શા માટે આદર્શ છે

Hielscher Ultrasonics ખાસ કરીને ગ્રેફીનની પ્રક્રિયા માટે અનુકૂળ સંપૂર્ણ ટેકનોલોજી પ્લેટફોર્મ પ્રદાન કરે છે.
મુખ્ય ફાયદાઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• પ્રોબ-પ્રકારનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (બાથ સોનિકેશન કરતાં ઘણું વધુ કાર્યક્ષમ)
• હાથમાં પકડીને વાપરી શકાય તેવી અને બેન્ચટોપ પ્રણાલીઓથી લઈને ઔદ્યોગિક 24/7 રિએક્ટરો સુધી વિસ્તારી શકાય તેવું
• કંપનવિસ્તાર, શક્તિ અને દબાણ પર ચોક્કસ નિયંત્રણ
• સતત કામગીરી માટે મજબૂત, ઔદ્યોગિક ગુણવત્તાનું બાંધકામ

બેચ વિરુદ્ધ ઇનલાઇન પ્રક્રિયા: પ્રયોગશાળાથી ફેક્ટરી સુધી

Hielscher પ્રણાલીઓ બેચ અને ઇનલાઇન બંને પ્રક્રિયાઓને સમર્થન આપે છે, જે સંશોધનથી ઉત્પાદન સુધી સરળતાથી આગળ વધવાની સુવિધા આપે છે.
બેચ સોનિકેશનનો અમલ કરવો સરળ છે અને તે ખાસ કરીને પ્રયોગશાળાના સંશોધન, ફોર્મ્યુલેશનના વિકાસ અને નાના પાયે ગ્રેફીનના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે. તે લવચીકતા અને પરિમાણોને ઝડપથી શ્રેષ્ઠ બનાવવાની સુવિધા આપે છે, જે તેને પ્રક્રિયા વિકાસના પ્રારંભિક તબક્કામાં આદર્શ બનાવે છે.
જોકે, ઔદ્યોગિક સ્તરના ઉત્પાદન માટે સામાન્ય રીતે ઇનલાઇન પ્રક્રિયાને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે. આ ગોઠવણીમાં, ગ્રેફાઇટના વિક્ષેપણને અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલ રિએક્ટરમાંથી સતત પંપ કરવામાં આવે છે. આ કેવિટેશન બળોનો એકસરખો સંપર્ક સુનિશ્ચિત કરે છે, જેના પરિણામે એક્સફોલિએશનની સુસંગત ગુણવત્તા અને ઊંચો પ્રક્રિયા જથ્થાદર પ્રાપ્ત થાય છે. દબાણ હેઠળ ચલાવી શકાય તેવા રિએક્ટરો સાથે સંયોજિત કરવામાં આવે ત્યારે, કેવિટેશનની તીવ્રતા વધુ વધારી શકાય છે, જે એક્સફોલિએશનની કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદકતામાં વધારો કરે છે.
Hielscher પ્રણાલીઓની મોડ્યુલર રચના કંપનીઓને બેન્ચ સ્તરના પ્રયોગોથી શરૂઆત કરીને, મૂળભૂત ટેકનોલોજી પ્લેટફોર્મ બદલ્યા વિના સંપૂર્ણપણે સતત ચાલતા, 24/7 ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સુધી વિસ્તરણ કરવા સક્ષમ બનાવે છે.

નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:

ગ્રેફીનથી આગળ: 2D સામગ્રીઓ (“ઝીન્સ”) માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ

અલ્ટ્રાસોનિક એક્સફોલિએશન માત્ર ગ્રાફીન પૂરતું મર્યાદિત નથી.
ગ્રાફીનના એકસ્તરીય 2D સમકક્ષો એવા ઝીન્સના ઉત્પાદન માટે પણ તેનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• બોરોફીન (અને બોરોફીન નેનોરિબન્સ / બોરોફીન ઑક્સાઇડ)
• MXenes (2D સંક્રમણ ધાતુના કાર્બાઇડ્સ, નાઇટ્રાઇડ્સ, કાર્બોનાઇટ્રાઇડ્સ)
• બિસ્મથીન (વિદ્યુતઉત્પ્રેરણ અને જૈવસુસંગતતા માટે જાણીતું)
• સિલિસીન (ગ્રાફીન જેવું 2D સિલિકોન)

આ જ કેવિટેશન ક્રિયાવિધિ અલ્ટ્રાસાઉન્ડને ઘણી સ્તરીય 2D સામગ્રીઓ માટે ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારવા માટેની સૌથી વધુ ક્ષમતા ધરાવતી પદ્ધતિઓમાંની એક બનાવે છે.