Graphene ના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ
ગ્રાફીનને કમ્પોઝીટ્સમાં સામેલ કરવા માટે, સમગ્ર ફોર્મ્યુલેશન દરમિયાન એકસરખી નેનો-શીટ્સમાં ગ્રાફીનને વિખેરવું અથવા એક્સ્ફોલિએટ કરવું આવશ્યક છે. ગ્રેફીન જેટલી સારી રીતે ડીગગ્લોમેરેટેડ છે, તેના અસાધારણ ભૌતિક ગુણધર્મોનો વધુ સારી રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ ઉચ્ચ સાંદ્રતા અને સ્નિગ્ધતા પર પણ શ્રેષ્ઠ કણોનું વિતરણ અને વિક્ષેપ સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે. આ પદ્ધતિ ઉત્કૃષ્ટ વિક્ષેપ ગુણવત્તા પ્રદાન કરે છે, જે પરંપરાગત મિશ્રણ તકનીકોને વટાવી જાય છે.
Graphene ના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ
ગ્રાફીનની ઉત્કૃષ્ટ લાક્ષણિકતાઓ, જેમ કે તેની મજબૂતાઈ સાથે કંપોઝીટ્સને ભેળવવા માટે, ગ્રાફીનને મેટ્રિક્સમાં એકસરખી રીતે વિખેરવું જોઈએ અથવા સબસ્ટ્રેટ પર પાતળા-ફિલ્મ કોટિંગ તરીકે લાગુ કરવું જોઈએ. પરિણામી સામગ્રીના ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરતા મુખ્ય પરિબળોમાં એકત્રીકરણ, અવક્ષેપ અને મેટ્રિક્સ અથવા સબસ્ટ્રેટ પરના કણોના વિતરણનો સમાવેશ થાય છે.
ગ્રેફિનની હાઇડ્રોફોબિક પ્રકૃતિને લીધે, સર્ફેક્ટન્ટ્સ અથવા ડિસ્પર્સન્ટ્સ વિના સ્થિર અને અત્યંત કેન્દ્રિત વિક્ષેપ બનાવવો પડકારજનક છે. વેન ડેર વાલ્સ દળોને કાબુમાં લેવા માટે મજબૂત શીયર ફોર્સ જરૂરી છે, જે અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ દ્વારા અસરકારક રીતે પેદા કરી શકાય છે. સ્થિર વિક્ષેપો તૈયાર કરવા માટે આ પદ્ધતિ સૌથી વધુ આધુનિક છે.
ગ્રેફિનના ઉચ્ચ-થ્રુપુટ વિક્ષેપ માટે ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ.
ગ્રેફિન એક્સ્ફોલિયેશન અને ડિસ્પર્ઝન માટે Hielscher ઔદ્યોગિક પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર્સ વિશે વધુ માહિતી અને તકનીકી વિગતો અહીં મળી શકે છે:
- UIP1000hdT (1000 વોટ્સ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ)
- UIP2000hdT (2000 વોટ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ)
- UIP4000hdT (4000 વોટ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ)
- UIP6000hdT (6000 વોટ્સ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ)
- UIP16000hdT (16,000 વોટ્સ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ)
બધા Hielscher sonicators તમામ મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા પરિમાણો પર ચોક્કસ નિયંત્રણ માટે પરવાનગી આપે છે, અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પરશન ટેક્નોલોજી ગ્રેફિનના રાસાયણિક અને ક્રિસ્ટલ માળખાના નુકસાનને ટાળે છે. – મૂળ, ખામી-મુક્ત ગ્રાફીન ફ્લેક્સમાં પરિણમે છે.
Hielscher શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ ગ્રાફીન અને ગ્રેફાઇટને મોટા જથ્થામાં પ્રક્રિયા કરવા માટે સક્ષમ છે, દા.ત. પ્રક્રિયા પરિમાણો પર ચોક્કસ નિયંત્રણ બેન્ચ-ટોપથી સંપૂર્ણ-વ્યાપારી ઉત્પાદન સુધી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાઓના સીમલેસ સ્કેલ-અપ માટે પરવાનગી આપે છે.
અલ્ટ્રાસોનિકલી એક્સફોલિએટેડ થોડા-સ્તરવાળા ગ્રાફીન આશરે સાથે. 3-4 સ્તરો અને આશરે. ઓછામાં ઓછા 63 mg/mL ની સાંદ્રતામાં 1μm નું કદ (ફરીથી) વિખેરી શકાય છે.
(b) X3000 અને (c) X8000 પર ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ્સની SEM છબીઓ
(અભ્યાસ અને છબીઓ: ©અલીઝાદેહ એટ અલ., 2018)
- ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ગ્રાફીન
- ઉચ્ચ થ્રુપુટ / ઉચ્ચ ઉપજ
- સમાન વિક્ષેપ
- ઉચ્ચ એકાગ્રતા
- ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા
- ઝડપી પ્રક્રિયા
- ઓછી કિંમત
- અત્યંત કાર્યક્ષમ
- પર્યાવરણને અનુકૂળ
ગ્રાફીન વિખેરવા માટે 7kW અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર
અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ અને ગ્રાફીન માટે વિખેરનાર
Hielscher Ultrasonics બલ્ક-સ્તરવાળી ગ્રાફીન અને ગ્રેફાઇટને મોનો-, બાય- અને થોડા-સ્તરવાળા ગ્રાફીનમાં એક્સફોલિએટિંગ અને વિખેરવા માટે ઉચ્ચ-શક્તિની અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ પ્રદાન કરે છે. તેમના વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ અને અદ્યતન રિએક્ટર ચોક્કસ પ્રક્રિયાના લક્ષ્યોને પ્રાપ્ત કરવા માટે જરૂરી શક્તિ અને ચોક્કસ નિયંત્રણ પ્રદાન કરે છે.
સૌથી આવશ્યક પ્રક્રિયા પરિમાણો પૈકીનું એક અલ્ટ્રાસોનિક કંપનવિસ્તાર છે, જે અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન પર વાઇબ્રેશનલ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ છે. Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ 200µm સુધી સતત કામગીરી સાથે ખૂબ જ ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર પહોંચાડવા માટે રચાયેલ છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ ઉપલબ્ધ છે. બધા Hielscher sonicators ના પ્રક્રિયા પરિમાણો ચોક્કસ રીતે જરૂરી પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓમાં ગોઠવી શકાય છે અને બિલ્ટ-ઇન સોફ્ટવેર દ્વારા મોનીટર કરી શકાય છે, ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા, સુસંગત ગુણવત્તા અને પુનઃઉત્પાદન પરિણામોની ખાતરી કરે છે. Hielscher sonicators ની મજબૂત ડિઝાઇન માંગવાળા વાતાવરણમાં 24/7 ઑપરેશન માટે બનાવવામાં આવી છે, sonication એ મોનો- અને થોડા-સ્તરવાળી ગ્રાફીન નેનોશીટ્સના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે પસંદગીની તકનીક બનાવે છે.
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ અને એસેસરીઝની વિશાળ શ્રેણી ઓફર કરે છે, જેમાં સોનોટ્રોડ્સ અને વિવિધ કદ અને ભૂમિતિના રિએક્ટરનો સમાવેશ થાય છે. આ ઉચ્ચતમ ગુણવત્તા હાંસલ કરવા માટે શ્રેષ્ઠ પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ અને પરિબળોની પસંદગી માટે પરવાનગી આપે છે, જેમ કે રીએજન્ટ્સ, વોલ્યુમ દીઠ અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા ઇનપુટ, દબાણ, તાપમાન અને પ્રવાહ દર. તેમના અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરને કેટલાક સો બાર્ગ સુધી દબાણ કરી શકાય છે, જે અત્યંત ચીકણું પેસ્ટ (250,000 સેન્ટીપોઈસ સુધી) નું સોનિકેશન શક્ય બનાવે છે.
આ ક્ષમતાઓ અલ્ટ્રાસોનિક ડિલેમિનેશન, એક્સ્ફોલિયેશન અને ડિસ્પર્સિંગને પરંપરાગત ગ્રાઇન્ડીંગ અને મિલિંગ તકનીકોથી શ્રેષ્ઠ બનાવે છે.
Hielscher sonicators બજારમાં સૌથી વધુ આધુનિક અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ છે. Hielscher sonicators સાથે આવતા અસંખ્ય લાભોનો લાભ લો!
સોનીકેટર UP100H નો ઉપયોગ કરીને ગ્રાફીન નેનોપ્લેટલેટ્સના અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણનું ગ્રાફિક વિઝ્યુલાઇઝિંગ
(અભ્યાસ અને ગ્રાફિક: ઘાનેમ અને રહીમ, 2018)
Graphene માટે Hielscher Sonicators:
- ઉચ્ચ શક્તિ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ
- ઉચ્ચ દબાણયુક્ત દળો
- ઉચ્ચ દબાણ લાગુ
- ચોક્કસ નિયંત્રણ
- સીમલેસ માપનીયતા (રેખીય)
- બેચ અને ફ્લો-થ્રુ
- પુનઃઉત્પાદન પરિણામો
- વિશ્વસનીયતા
- મજબૂતાઈ
- ઉચ્ચ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા
જાણવા લાયક હકીકતો
ગ્રાફીન શું છે?
ગ્રાફીન એ કાર્બનનું એક-પરમાણુ-જાડું સ્તર છે, જેને ગ્રાફીનનું સિંગલ-લેયર અથવા 2D માળખું (સિંગલ લેયર ગ્રાફીન = SLG) તરીકે વર્ણવી શકાય છે. ગ્રેફીન અસાધારણ રીતે વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને શ્રેષ્ઠ યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે (યંગનું મોડ્યુલસ 1 TPa અને આંતરિક શક્તિ 130 GPa), મહાન ઇલેક્ટ્રોનિક અને થર્મલ વાહકતા, ચાર્જ કેરિયર ગતિશીલતા, પારદર્શિતા અને વાયુઓ માટે અભેદ્ય છે. આ ભૌતિક લાક્ષણિકતાઓને લીધે, ગ્રાફીનનો ઉપયોગ મિશ્રણને તેની મજબૂતાઈ, વાહકતા વગેરે આપવા માટે પ્રબળ ઉમેરણ તરીકે કરવામાં આવે છે. અન્ય સામગ્રીઓ સાથે ગ્રાફીનની લાક્ષણિકતાઓને જોડવા માટે, ગ્રાફીનને સંયોજનમાં વિખેરવું જોઈએ અથવા પાતળા-ફિલ્મ કોટિંગ તરીકે લાગુ કરવું જોઈએ. સબસ્ટ્રેટ પર.
સામાન્ય સોલવન્ટ્સ, જેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ગ્રાફીન નેનોશીટ્સને વિખેરવા માટે પ્રવાહી તબક્કા તરીકે થાય છે, તેમાં ડાયમિથાઈલ સલ્ફોક્સાઇડ (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ટેટ્રામેથિલ્યુરિયા (TMU, Tetrahydrofuran (THF) નો સમાવેશ થાય છે. , પ્રોપીલીન કાર્બોનેટેએસેટોન (PC), ઇથેનોલ અને ફોર્મામાઇડ.
શું ગ્રાફીન પાણીમાં વિખેરી શકાય?
હા, એકત્રીકરણને રોકવા અને વિખેરવાની સ્થિરતા જાળવવા માટે ગ્રાફીનને સર્ફેક્ટન્ટ્સ, પોલિમર અથવા અન્ય સ્ટેબિલાઇઝિંગ એજન્ટોનો ઉપયોગ કરીને પાણીમાં વિખેરી શકાય છે. પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સ જેવા વિશ્વસનીય વિખેરવાના સાધનો એગ્લોમેરેટ્સને તોડવા અને ગ્રાફીન કણોનું કદ ઘટાડવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને, પ્રવાહી માધ્યમમાં વધુ સમાન અને સ્થિર વિક્ષેપને પ્રોત્સાહન આપીને ગ્રાફીન વિખેરવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે.
શું ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળી શકે છે?
હા, ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ તેના ઓક્સિજન ધરાવતા કાર્યાત્મક જૂથોને કારણે પાણીમાં ઓગળી શકે છે, જે તેની હાઇડ્રોફિલિસીટીને વધારે છે અને તેને સ્થિર જલીય વિખેરવાની મંજૂરી આપે છે.
ગ્રેફીનને વિખેરવા માટે શ્રેષ્ઠ દ્રાવક શું છે?
ગ્રેફિનને વિખેરવા માટે શ્રેષ્ઠ દ્રાવક N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) છે જે તેની ઉચ્ચ ધ્રુવીયતા અને ગ્રેફિન શીટ્સને સ્થિર કરવાની ક્ષમતાને કારણે છે, પરિણામે એક સમાન અને સ્થિર વિક્ષેપ થાય છે.
શા માટે ગ્રાફીન પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે?
ગ્રાફીન પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે કારણ કે તેમાં કાર્યાત્મક જૂથોનો અભાવ છે જે પાણીના અણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે, જે તેને હાઇડ્રોફોબિક બનાવે છે અને ગ્રેફિન શીટ્સ વચ્ચેના મજબૂત વેન ડેર વાલ્સ દળોને કારણે એકત્રીકરણની સંભાવના ધરાવે છે.
કોમ્પોઝીટમાં ગ્રેફીનનો ઉપયોગ શા માટે થાય છે?
ગ્રાફીન એક અણુની જાડાઈ સાથે સૌથી પાતળું છે, જેનું વજન આશરે છે. 0.77 મિલિગ્રામ પ્રતિ 1 મિ2 સૌથી હલકું, અને 150,000,000 psi (સ્ટીલ કરતાં 100-300 ગણું મજબૂત) ની તાણયુક્ત જડતા અને 130,000,000,000 પાસ્કલ્સની તાણ શક્તિ સાથે જાણીતી સૌથી મજબૂત સામગ્રી.
વધુમાં, ગ્રેફીન શ્રેષ્ઠ થર્મલ વાહક છે (ખંડના તાપમાને (4.84±0.44) × 103 થી (5.30±0.48) × 103 W·m-11·K-1) અને શ્રેષ્ઠ વિદ્યુત વાહક (ઇલેક્ટ્રોન ગતિશીલતા 15,000 સે.મી. જેટલી વધારે છે2· વી-1· સે-1).
ગ્રેફિનની અન્ય મહત્વની લાક્ષણિકતાઓ સફેદ પ્રકાશના πα≈2.3% પર પ્રકાશ શોષણ સાથેની તેની ઓપ્ટિકલ મિલકત છે અને તેનો પારદર્શક દેખાવ છે.
મેટ્રિસિસમાં ગ્રાફીનનો સમાવેશ કરીને, તે ઉત્કૃષ્ટ સામગ્રી લાક્ષણિકતાઓને પરિણામી સંયુક્તમાં સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે, જે અનન્ય કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે. આવા ગ્રાફીન-પ્રબલિત સંયોજનો ભૌતિક વિકાસ અને ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમો માટે નવી શક્યતાઓ પ્રદાન કરે છે. તેની વિશેષતાઓને લીધે, ગ્રેફીન અને ગ્રેફીન-કમ્પોઝીટ પહેલેથી જ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન બેટરી, સુપરકેપેસિટર્સ, વાહક શાહી, કોટિંગ્સ, ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ્સ અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ફેલાયેલા છે.
ગ્રાફીન નેનોશીટ્સને સંયુક્ત મેટ્રિસીસમાં સમાનરૂપે વિતરિત કરવા માટે હિલ્સચર સોનિકેટર્સ વાન ડેર વાલ્સ દળોને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઉચ્ચ શીયર ફોર્સ પહોંચાડે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સ જેમ કે UIP2000hdT અથવા UIP16000 નો ઉપયોગ graphene- અને graphene ઓક્સાઇડ-રિઇનફોર્સ્ડ નેનો-કમ્પોઝિટ બનાવવા માટે થાય છે.
સાહિત્ય/સંદર્ભ
- FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- Ivanov R., Hussainova I., Aghayan M., Petrov M. (2014): Graphene Coated Alumina Nanofibres as Zirconia Reinforcement. 9th International DAAAM Baltic Conference of industrial Engineering 24-26 April 2014, Tallinn, Estonia.
- 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.
Hielscher Ultrasonics થી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે પ્રયોગશાળા પ્રતિ ઔદ્યોગિક કદ.