અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશનનો ઉપયોગ કરીને ઔદ્યોગિક-સ્કેલ સિંગલ-લેયર ગ્રાફીન
ગ્રાફીન આધુનિક વિજ્ઞાનની સૌથી રોમાંચક સામગ્રીમાંની એક બની ગઈ છે. – અને સારા કારણોસર. તે ફક્ત “બીજો કાર્બન પદાર્થ.” ગ્રાફીન એ કાર્બનનું એક જ અણુ સ્તર છે જે સંપૂર્ણ રીતે ક્રમબદ્ધ મધપૂડાની જાળીમાં ગોઠવાયેલું છે, અને આ દેખીતી રીતે સરળ રચના એવા ગુણધર્મોનું આશ્ચર્યજનક સંયોજન ઉત્પન્ન કરે છે જેનો મેળ બહુ ઓછી સામગ્રીઓ ખાઈ શકે છે.
પડકાર હંમેશા એ છે કે: આપણે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સિંગલ-લેયર ગ્રાફીનનું કાર્યક્ષમ, સતત અને ઔદ્યોગિક માત્રામાં ઉત્પાદન કેવી રીતે કરી શકીએ?
આ તે જગ્યા છે જ્યાં ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન થાય છે – ખાસ કરીને હિલ્સચર પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ સાથે – વ્યવહારુ અને સ્કેલેબલ જવાબ આપે છે.
સમસ્યા: સ્કેલ પર સિંગલ-લેયર ગ્રાફીનનું ઉત્પાદન
ગ્રેફાઇટની અંદર ગ્રાફીન કુદરતી રીતે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જ્યાં લાખો ગ્રાફીન સ્તરો એકબીજા સાથે ચુસ્તપણે જોડાયેલા હોય છે. આ સ્તરો મજબૂત આંતરસ્તરીય બળો (વાન ડેર વાલ્સ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ) દ્વારા પકડી રાખવામાં આવે છે, જેના કારણે તેમને સ્વચ્છ રીતે અલગ કરવાનું મુશ્કેલ બને છે.
ધ્યેય સ્પષ્ટ છે:
- સિંગલ-લેયર ગ્રાફીનની ઉચ્ચ ઉપજ
- ગ્રાફીન જાળીને ન્યૂનતમ નુકસાન
- સમાન શીટનું કદ અને આકારશાસ્ત્ર
- ઔદ્યોગિક વોલ્યુમ સુધી માપી શકાય તેવું
- ખર્ચ-અસરકારક અને પર્યાવરણીય રીતે ટકાઉ
પરંપરાગત પદ્ધતિઓ આ બધી જરૂરિયાતોને એકસાથે પૂર્ણ કરવામાં સંઘર્ષ કરે છે.
પરંપરાગત એક્સ્ફોલિયેશન પદ્ધતિઓ કેમ ઓછી પડે છે
પરંપરાગત એક્સ્ફોલિયેશન પદ્ધતિઓમાં યાંત્રિક, રાસાયણિક અને પ્રવાહી-તબક્કાના એક્સ્ફોલિયેશનનો સમાવેશ થાય છે. આ બધી પદ્ધતિઓમાં મર્યાદાઓ છે જે ગ્રાફીન ઉત્પાદનને બિનકાર્યક્ષમ અને/અથવા જોખમી બનાવે છે.
યાંત્રિક એક્સ્ફોલિયેશન
સૌથી પ્રખ્યાત યાંત્રિક તકનીક પ્રખ્યાત છે “સ્કોચ ટેપ” પદ્ધતિ. તે નૈસર્ગિક ગ્રાફીન ઉત્પન્ન કરી શકે છે, પરંતુ:
- ઉપજ ખૂબ ઓછી છે
- શીટ્સ અનિયમિત છે.
- ઉત્પાદન માટે સંપૂર્ણપણે અવ્યવહારુ
રાસાયણિક એક્સ્ફોલિયેશન
આ પદ્ધતિ સ્તરના બંધનો તોડવા માટે મજબૂત એસિડ અને ઓક્સિડાઇઝર્સનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ:
- અશુદ્ધિઓ અને ખામીઓનો પરિચય કરાવે છે
- રાસાયણિક કચરો ઉત્પન્ન કરે છે
- દ્રાવકો, રસાયણો અને નિકાલને કારણે ખર્ચ વધે છે
- ગ્રાફીન રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરે છે (ઘણીવાર કાયમી ધોરણે)
પરંપરાગત પ્રવાહી તબક્કો એક્સ્ફોલિયેશન
આ અભિગમ વધુ સ્કેલેબલ છે, પરંતુ ઘણીવાર તેની જરૂર પડે છે:
- ખાસ દ્રાવકો જેમ કે N-મિથાઈલ-2-પાયરોલિડોન (NMP) અથવા ડાયમેથાઈલફોર્મામાઇડ (DMF)
- લાંબો પ્રક્રિયા સમય
- ઉચ્ચ ઉર્જા ઇનપુટ વિના મર્યાદિત ઉપજ અને પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા
અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન ઉત્પાદન: ઔદ્યોગિક માર્ગ આગળ
હાઇ-પાવર પ્રોબ સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરતી વખતે અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાફીન સંશ્લેષણ ખૂબ અસરકારક બને છે, જે સસ્પેન્શનમાં સીધી ઊર્જા પહોંચાડે છે. – સ્નાન સોનિકેશન કરતાં ઘણી વધુ કાર્યક્ષમ.
વ્યવહારમાં, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ બે મુખ્ય માર્ગો દ્વારા ગ્રાફીન ઉત્પાદનને ટેકો આપે છે:
પદ્ધતિ 1: અલ્ટ્રાસોનિકલી આસિસ્ટેડ હમર’ પદ્ધતિ (ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ)
ધ હમર્સ’ પદ્ધતિ એ એક રાસાયણિક માર્ગ છે જેમાં ગ્રેફાઇટને મજબૂત એસિડ અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટોના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે - સામાન્ય રીતે સલ્ફ્યુરિક એસિડ, નાઈટ્રિક એસિડ અને પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ. આ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, ઓક્સિજન ધરાવતા કાર્યાત્મક જૂથો જેમ કે હાઇડ્રોક્સિલ, ઇપોક્સાઇડ અને કાર્બોક્સિલ જૂથો કાર્બન જાળીમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. પરિણામ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (GO) છે, જે ગ્રાફીનનું રાસાયણિક રીતે સંશોધિત વ્યુત્પન્ન છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન જ્યારે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક આંદોલન રિએક્ટન્ટ્સ અને ગ્રેફાઇટ કણો વચ્ચે માસ ટ્રાન્સફરમાં સુધારો કરે છે, વધુ સમાન ઓક્સિડેશન સુનિશ્ચિત કરે છે. તે જ સમયે, પોલાણ-પ્રેરિત શીયર ફોર્સ ઓક્સિડાઇઝ્ડ ગ્રેફાઇટ સ્તરોને વ્યક્તિગત શીટ્સમાં અલગ કરવાને પ્રોત્સાહન આપે છે, એક્સ્ફોલિયેશનને વેગ આપે છે અને વિક્ષેપ ગુણવત્તામાં સુધારો કરે છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અહીં શું કરે છે:
- માસ ટ્રાન્સફર સુધારે છે
- ફેલાવાને વેગ આપે છે
- ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્તરોને એક શીટમાં અલગ કરવામાં મદદ કરે છે
આ પદ્ધતિનું ઉત્પાદન એકલ અથવા થોડા-સ્તરવાળી શીટ્સના સ્વરૂપમાં ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ છે જે તેમના હાઇડ્રોફિલિક સપાટી રસાયણશાસ્ત્રને કારણે પાણીમાં સરળતાથી વિખેરાઈ જાય છે. રજૂ કરાયેલા કાર્યાત્મક જૂથોને કારણે, ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાશીલ છે અને અનુગામી રાસાયણિક કાર્યાત્મકકરણ, સંયુક્ત એકીકરણ અથવા સંશોધિત ગ્રાફીન માળખામાં ઘટાડા માટે યોગ્ય છે.
અલ્ટ્રાસોનિકલી સહાયિત હમર પદ્ધતિ શું ઉત્પન્ન કરે છે:
- ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ શીટ્સ
- પાણીમાં હાઇડ્રોફિલિક વિક્ષેપો
- કાર્યાત્મકતા માટે યોગ્ય રાસાયણિક રીતે સંશોધિત ગ્રાફીન સ્વરૂપ
આ અભિગમ ખાસ કરીને ત્યારે યોગ્ય છે જ્યારે ઉદ્દેશ્ય નૈસર્ગિક ગ્રાફીન ન હોય, પરંતુ સપાટી-સક્રિય, રાસાયણિક રીતે ટ્યુનેબલ સામગ્રી હોય જે વધુ ફેરફાર અથવા ચોક્કસ ઇન્ટરફેસિયલ એપ્લિકેશનો માટે રચાયેલ હોય.
સોડિયમ ડોડેસીલબેન્ઝેનેસલ્ફોનેટ (SDS) નો ઉપયોગ કરીને હમર પદ્ધતિ અને વિક્ષેપ તકનીકમાંથી તૈયાર કરાયેલ ગ્રાફીન સંશ્લેષણનું ગ્રાફિકલ પ્રતિનિધિત્વ: (A) ગ્રેફાઇટ માળખું; (B) વિક્ષેપિત ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ્સ sonicator UP100H નો ઉપયોગ કરીને; (C) ઘટાડેલ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ; અને (D) ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ.
(અભ્યાસ અને ગ્રાફિક: ઘાનેમ અને રહીમ, 2018)
પદ્ધતિ 2: અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન (પ્રિસ્ટાઇન ગ્રાફીન)
અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશનમાં, બલ્ક ગ્રેફાઇટને યોગ્ય દ્રાવક - સામાન્ય રીતે N-મિથાઈલ-2-પાયરોલિડોન (NMP) અથવા ડાયમેથાઈલફોર્મામાઇડ (DMF) - માં વિખેરવામાં આવે છે અને ઉચ્ચ-શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડને આધિન કરવામાં આવે છે. ઓક્સિડેટીવ પદ્ધતિઓથી વિપરીત, આ પ્રક્રિયા મૂળભૂત રીતે રાસાયણિક કરતાં ભૌતિક છે.
લાગુ પડેલી અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા પ્રવાહીની અંદર તીવ્ર પોલાણ બળો ઉત્પન્ન કરે છે. આ બળો વાન ડેર વાલ્સ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને દૂર કરે છે જે ગ્રાફીન સ્તરોને એકસાથે રાખે છે, ભૌતિક રીતે ગ્રેફાઇટને વ્યક્તિગત ગ્રાફીન શીટ્સમાં ડિલેમિનેટ કરે છે. જેમ જેમ એક્સ્ફોલિયેશન આગળ વધે છે, તેમ તેમ દ્રાવક માધ્યમમાં ગ્રાફીન નેનોશીટ્સના સ્થિર વિક્ષેપો રચાય છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અહીં શું કરે છે:
- ગ્રેફાઇટને ભૌતિક રીતે ડિલેમિનેટ કરે છે
- વ્યક્તિગત ગ્રાફીન સ્તરોને અલગ કરે છે
- સ્થિર ગ્રાફીન વિક્ષેપો બનાવે છે
જ્યારે પ્રાથમિક ધ્યેય મૂળ sp² કાર્બન જાળીની અખંડિતતા જાળવવાનો હોય ત્યારે આ પદ્ધતિ પસંદ કરવામાં આવે છે. કોઈ આક્રમક ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો સામેલ ન હોવાથી, ગ્રાફીનની સ્ફટિકીય રચના અને આંતરિક વિદ્યુત અને યાંત્રિક ગુણધર્મો ઘણી હદ સુધી જાળવી શકાય છે. વધુમાં, અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન સ્કેલેબલ ઉત્પાદન માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે, જે ઉત્પાદન સુસંગતતા જાળવી રાખીને પ્રયોગશાળા સંશોધનથી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં વિશ્વસનીય સંક્રમણને મંજૂરી આપે છે.
જ્યારે તમારું લક્ષ્ય હોય ત્યારે આ અભિગમ પસંદગીનો વિકલ્પ છે:
- મૂળ sp² જાળી સાચવી રાખવી
- ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ગ્રાફીન નેનોશીટ્સનું ઉત્પાદન
- વિશ્વસનીય રીતે ઉત્પાદન વધારવું
સારાંશમાં, જ્યારે હમર્સ’ પદ્ધતિ રાસાયણિક ફેરફારને પ્રાથમિકતા આપે છે, અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન માળખાકીય જાળવણી અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ગ્રાફીન નેનોશીટ ઉત્પાદન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
UP200S નો ઉપયોગ કરીને પાણીમાં ગ્રેફાઇટ ફ્લેકના સોનો-મિકેનિકલ એક્સ્ફોલિયેશનને દર્શાવતી ફ્રેમ્સનો હાઇ-સ્પીડ સિક્વન્સ (a થી f), 3-mm સોનોટ્રોડ સાથે 200W અલ્ટ્રાસોનિકેટર. તીરો વિભાજન (એક્સફોલિયેશન) ની જગ્યા દર્શાવે છે જેમાં વિભાજનમાં પ્રવેશતા પોલાણ પરપોટા છે.
(અભ્યાસ અને ચિત્રો: © ટ્યુર્નિના એટ અલ. 2020
યોગ્ય માર્ગ પસંદ કરવો: સાચવવો કે સુધારો કરવો?
એક સરળ પ્રશ્ન શ્રેષ્ઠ પદ્ધતિ નક્કી કરે છે:
શું તમને નક્કર ગ્રાફીન જોઈએ છે? – અથવા કાર્યાત્મક ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ?
લિક્વિડ ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન જાળીને સાચવવા અને આંતરસ્તરીય બળોને હળવેથી દૂર કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
હમર’ પદ્ધતિ ઇરાદાપૂર્વક રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરે છે, ઓક્સિજન જૂથો અને ખામીઓ રજૂ કરે છે, અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મુખ્યત્વે માળખાને સુરક્ષિત કરવાને બદલે ફેલાવાને સુધારે છે.
આ તફાવત અંતિમ ગ્રાફીનના પ્રદર્શન અને ઉપયોગની સંભાવનાને ખૂબ અસર કરે છે.
ઔદ્યોગિક સોનિકેટર UIP16000hdT ઉચ્ચ-થ્રુપુટ પર એક્સ્ફોલિયેશન અને નેનો-ડિસ્પરશન માટે
શા માટે અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન ઔદ્યોગિક ગ્રાફીન માટે શ્રેષ્ઠ છે
પરંપરાગત એક્સ્ફોલિયેશન અભિગમોની તુલનામાં, અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન કાર્યક્ષમતા, ઉત્પાદન ગુણવત્તા અને ઔદ્યોગિક માપનીયતાનું દુર્લભ સંયોજન પ્રદાન કરે છે.
તેના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ફાયદાઓમાંનો એક ઉચ્ચ એક્સ્ફોલિયેશન ઉપજ છે. ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પ્રોસેસિંગ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ નોંધપાત્ર રીતે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે ગ્રેફાઇટ શીટ્સને ગ્રેફાઇટથી અલગ કરી શકે છે, ઘણીવાર મુખ્યત્વે સિંગલ-લેયર સામગ્રી પ્રાપ્ત કરે છે. આ યાંત્રિક એક્સ્ફોલિયેશન કરતાં નોંધપાત્ર સુધારો દર્શાવે છે, જે ફક્ત ન્યૂનતમ માત્રામાં ઉપયોગી ગ્રાફીન ઉત્પન્ન કરે છે.
એકરૂપતા એ બીજો નિર્ણાયક પરિબળ છે. પોલાણ પ્રક્રિયાને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કરી શકાય છે, તેથી પરિણામી ગ્રાફીન શીટ્સ સતત જાડાઈ અને આકારવિજ્ઞાન દર્શાવે છે. આ પ્રજનનક્ષમતા ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો માટે આવશ્યક છે જ્યાં સામગ્રીની સુસંગતતા ઉત્પાદન પ્રદર્શનને સીધી અસર કરે છે.
સ્કેલેબિલિટી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગને વધુ અલગ પાડે છે. પ્રયોગશાળા બીકરમાં જે કામ કરે છે તેને પાયલોટ-સ્કેલ અને અંતે ઔદ્યોગિક ઇનલાઇન ઉત્પાદનમાં ટ્રાન્સફર કરી શકાય છે. સતત અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો રિએક્ટર ગ્રેફાઇટ ડિસ્પરશનના મોટા જથ્થાને નિયંત્રિત અને પુનરાવર્તિત પરિસ્થિતિઓમાં પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે ટેકનોલોજીને વ્યાપારી રીતે સધ્ધર બનાવે છે.
પ્રક્રિયા નિયંત્રણ લવચીકતાનો બીજો સ્તર ઉમેરે છે. કંપનવિસ્તાર, અલ્ટ્રાસોનિક પાવર ઇનપુટ, દબાણ, તાપમાન અને રહેઠાણ સમય જેવા પરિમાણોને ચોક્કસ રીતે ગોઠવી શકાય છે. આ ઉત્પાદકોને પ્રજનનક્ષમતા જાળવી રાખીને ચોક્કસ એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓ અનુસાર ગ્રાફીન લાક્ષણિકતાઓને અનુરૂપ બનાવવા સક્ષમ બનાવે છે.
છેલ્લે, અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ-ફેઝ એક્સ્ફોલિયેશન વધુ ટકાઉ દ્રાવક પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરીને અમલમાં મૂકી શકાય છે. ફોર્મ્યુલેશન અને લક્ષ્ય એપ્લિકેશનના આધારે, ઇથેનોલ-આધારિત સિસ્ટમો, આયનીય પ્રવાહી અથવા તો જલીય માધ્યમોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જે મજબૂત ઓક્સિડેટીવ રાસાયણિક માર્ગોની તુલનામાં પર્યાવરણીય અને નિયમનકારી ફાયદા પ્રદાન કરે છે.
ગ્રાફીન એક્સ્ફોલિયેશન માટે હિલ્સચર પ્રોબ સોનિકેટર્સ કેમ આદર્શ છે
Hielscher Ultrasonics ખાસ કરીને graphene પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય એક સંપૂર્ણ ટેકનોલોજી પ્લેટફોર્મ પૂરું પાડે છે.
મુખ્ય ફાયદાઓમાં શામેલ છે:
- પ્રોબ-પ્રકારનો અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (બાથ સોનિકેશન કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ)
- હેન્ડહેલ્ડ અને બેન્ચટોપ સિસ્ટમ્સથી લઈને ઔદ્યોગિક 24/7 રિએક્ટર સુધી સ્કેલેબલ
- કંપનવિસ્તાર, શક્તિ અને દબાણ પર ચોક્કસ નિયંત્રણ
- સતત કામગીરી માટે મજબૂત, ઔદ્યોગિક-ગ્રેડ બાંધકામ
બેચ વિ ઇનલાઇન પ્રોસેસિંગ: લેબથી ફેક્ટરી સુધી
હિલ્સચર સિસ્ટમ્સ બેચ અને ઇનલાઇન પ્રોસેસિંગ બંનેને સપોર્ટ કરે છે, જે સંશોધનથી ઉત્પાદન તરફ સીમલેસ સંક્રમણને મંજૂરી આપે છે.
બેચ સોનિકેશન અમલમાં મૂકવા માટે સરળ છે અને ખાસ કરીને પ્રયોગશાળા સંશોધન, ફોર્મ્યુલેશન વિકાસ અને નાના પાયે ગ્રાફીન ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે. તે લવચીકતા અને ઝડપી પરિમાણ ઑપ્ટિમાઇઝેશન પ્રદાન કરે છે, જે તેને પ્રારંભિક તબક્કાની પ્રક્રિયા વિકાસ દરમિયાન આદર્શ બનાવે છે.
જોકે, ઔદ્યોગિક-સ્તરના ઉત્પાદન માટે, ઇનલાઇન પ્રોસેસિંગ સામાન્ય રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે. આ રૂપરેખાંકનમાં, ગ્રેફાઇટ ડિસ્પરશનને અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલ રિએક્ટર દ્વારા સતત પમ્પ કરવામાં આવે છે. આ પોલાણ દળોના એકસમાન સંપર્કને સુનિશ્ચિત કરે છે, જેના પરિણામે સતત એક્સ્ફોલિયેશન ગુણવત્તા અને ઉચ્ચ થ્રુપુટ મળે છે. જ્યારે દબાણયુક્ત રિએક્ટર સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે પોલાણની તીવ્રતા વધુ વધારી શકાય છે, એક્સ્ફોલિયેશન કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદકતામાં વધારો થાય છે.
હિલ્સચર સિસ્ટમ્સની મોડ્યુલર ડિઝાઇન કંપનીઓને બેન્ચ-સ્કેલ પ્રયોગોથી શરૂઆત કરવા અને અંતર્ગત ટેકનોલોજી પ્લેટફોર્મને બદલ્યા વિના સંપૂર્ણપણે સતત, 24/7 ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સુધી વિસ્તરણ કરવા સક્ષમ બનાવે છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:
| બેચ વોલ્યુમ | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલ ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 05 થી 1.5 એમએલ | na | VialTweeter |
| 1 થી 500 મિલી | 10 થી 200 એમએલ/મિનિટ | UP100H |
| 10 થી 2000 એમએલ | 20 થી 400 એમએલ/મિનિટ | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/મિનિટ | UIP2000hdT |
| 10 થી 100 લિ | 2 થી 10L/મિનિટ | UIP4000hdT |
| 15 થી 150 લિ | 3 થી 15L/મિનિટ | UIP6000hdT |
| na | 10 થી 100L/મિનિટ | UIP16000hdT |
| na | મોટા | નું ક્લસ્ટર UIP16000hdT |
બિયોન્ડ ગ્રાફીન: 2D મટિરિયલ્સ માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (“xenes”)
અલ્ટ્રાસોનિક એક્સ્ફોલિયેશન ફક્ત ગ્રાફીન સુધી મર્યાદિત નથી.
તેનો ઉપયોગ ગ્રાફીનના સિંગલ-લેયર 2D એનાલોગ, ઝેન્સના ઉત્પાદન માટે પણ વ્યાપકપણે થાય છે, જેમાં શામેલ છે:
- બોરોફીન (અને બોરોફીન નેનોરિબન્સ / બોરોફીન ઓક્સાઇડ)
- એમએક્સેન (2D ટ્રાન્ઝિશન મેટલ કાર્બાઇડ્સ, નાઇટ્રાઇડ્સ, કાર્બોનિટ્રાઇડ્સ)
- બિસ્મ્યુથેન (ઇલેક્ટ્રોકેટાલિસિસ અને બાયોકોમ્પેટિબિલિટી માટે જાણીતું)
- સિલિસીન (ગ્રાફીન જેવું 2D સિલિકોન)
આ જ પોલાણ પદ્ધતિ અલ્ટ્રાસાઉન્ડને ઘણી સ્તરવાળી 2D સામગ્રી માટે સૌથી વધુ સ્કેલેબલ માર્ગોમાંથી એક બનાવે છે.
Sonicator UIP2000hdT ગ્રાફીનના ઔદ્યોગિક સંશ્લેષણ માટે
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- FactSheet – Ultrasonic Graphene Exfoliation – Hielscher Ultrasonics
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- 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.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો
ગ્રાફીનને આટલું અનોખું શું બનાવે છે?
ગ્રાફીનને ઘણીવાર સૌથી પાતળું અને મજબૂત પદાર્થ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. પરંતુ તેનું વાસ્તવિક મૂલ્ય તેની પરમાણુ રચના કેવી રીતે અસાધારણ કામગીરીમાં પરિણમે છે તેમાં રહેલું છે.
- ભારે યાંત્રિક શક્તિ
ગ્રાફીનમાં સ્ટીલ કરતાં 200 ગણી વધુ મજબૂત તાણ શક્તિ હોવાનો અંદાજ છે. આ તેને હળવા વજનના, ઉચ્ચ-શક્તિવાળા પદાર્થો માટે આદર્શ ઉમેદવાર બનાવે છે - ખાસ કરીને એવા ઉદ્યોગોમાં જ્યાં પ્રતિ ગ્રામ કામગીરી મહત્વપૂર્ણ છે. - ઉત્કૃષ્ટ વિદ્યુત વાહકતા
ગ્રાફીન તાંબા કરતાં પણ વધુ સારી રીતે વીજળીનું સંચાલન કરે છે. આનાથી ઝડપી, નાના અને વધુ કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો માર્ગ ખુલે છે, જેમાં લવચીક સર્કિટ અને અતિ-પાતળા ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે. - શ્રેષ્ઠ થર્મલ વાહકતા
ગ્રાફીન ગરમીનું સંચાલન ખૂબ જ સારી રીતે કરે છે - હીરા કરતાં પણ વધુ સારી રીતે. તે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સ અને અદ્યતન ઉર્જા ઉપકરણોમાં ગરમીના વિસર્જન માટે તેને ખૂબ મૂલ્યવાન બનાવે છે. - ઉચ્ચ ઓપ્ટિકલ પારદર્શિતા
તેની મજબૂતાઈ અને વાહકતા હોવા છતાં, ગ્રેફિન લગભગ પારદર્શક છે. આ તેને પારદર્શક વાહક ફિલ્મો, ઓપ્ટિકલ ઘટકો અને અદ્યતન ડિસ્પ્લે ટેકનોલોજી માટે યોગ્ય બનાવે છે.
ગ્રાફીન શા માટે છે? “પ્લેટફોર્મ સામગ્રી” ઘણા ઉદ્યોગો માટે?
કારણ કે ગ્રાફીન અનન્ય રીતે યાંત્રિક શક્તિ, વિદ્યુત વાહકતા, થર્મલ કામગીરી અને ઓપ્ટિકલ પારદર્શિતાને જોડે છે, તે કોઈ એક વિશિષ્ટ સ્થાન સુધી મર્યાદિત નથી. તેના બદલે, તે એક પ્લેટફોર્મ સામગ્રી તરીકે સેવા આપે છે જે સમગ્ર ટેકનોલોજી ક્ષેત્રોને અપગ્રેડ કરવા સક્ષમ છે.
- ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં, ગ્રાફીન અતિ-પાતળા, લવચીક અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઘટકોના વિકાસને સક્ષમ બનાવે છે. સંશોધકો આગામી પેઢીના ટ્રાન્ઝિસ્ટર, પારદર્શક વાહક ફિલ્મો, સૌર કોષો અને પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતા ઉપકરણોમાં તેના એકીકરણની શોધ કરી રહ્યા છે. તેની અસાધારણ ચાર્જ કેરિયર ગતિશીલતા તેને લઘુચિત્ર અને હાઇ-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમો માટે ખાસ કરીને આકર્ષક બનાવે છે.
- ઉર્જા સંગ્રહના ક્ષેત્રમાં, ગ્રાફીનની ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા અને થર્મલ સ્થિરતા બેટરી અને સુપરકેપેસિટર કામગીરીમાં સુધારો કરવામાં ફાળો આપે છે. ગ્રાફીન ધરાવતા ઉપકરણો ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા, ઝડપી ચાર્જિંગ દર અને ઉન્નત ચક્ર સ્થિરતા પ્રદર્શિત કરી શકે છે. – ઇલેક્ટ્રિક ગતિશીલતા અને નવીનીકરણીય ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટે મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો.
- ગ્રાફીન સંયુક્ત સામગ્રીને પણ નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. જ્યારે પોલિમર, ધાતુઓ અથવા સિરામિક્સમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે, ત્યારે થોડી માત્રામાં પણ યાંત્રિક શક્તિ, જડતા અને થર્મલ વાહકતા વધારી શકાય છે. આ ગ્રાફીન-પ્રબલિત સંયુક્તને એરોસ્પેસ ઘટકો, ઓટોમોટિવ માળખાં અને અદ્યતન બાંધકામ સામગ્રી માટે આકર્ષક બનાવે છે.
- બાયોમેડિકલ અને બાયોએન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશન્સમાં, ગ્રાફીનની ટ્યુનેબલ સપાટી રસાયણશાસ્ત્ર અને બાયોસુસંગતતા ડ્રગ ડિલિવરી સિસ્ટમ્સ, બાયોસેન્સર્સ અને ટીશ્યુ એન્જિનિયરિંગ સ્કેફોલ્ડ્સમાં તેનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ ગુણધર્મો અદ્યતન નિદાન અને ઉપચારાત્મક તકનીકો માટે માર્ગ ખોલે છે.
Hielscher Ultrasonics થી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે પ્રયોગશાળા પ્રતિ ઔદ્યોગિક કદ.



