ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स संश्लेषित और जांच-सोनिकेशन के माध्यम से फैलाया गया

ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स (जीएनपी) को सोनिकेटर का उपयोग करके उच्च दक्षता और विश्वसनीयता के साथ संश्लेषित और फैलाया जा सकता है। उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिकेशन को ग्रेफाइट को एक्सफोलिएट करने और कुछ-परत ग्राफीन प्राप्त करने के लिए नियोजित किया जाता है, जिसे अक्सर ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स कहा जाता है। सोनिकेशन कम और अत्यधिक चिपचिपा निलंबन दोनों में उत्कृष्ट ग्राफीन नैनोप्लेटलेट वितरण प्राप्त करने में भी उत्कृष्टता प्राप्त करता है।

ग्राफीन नैनोप्लेटलेट प्रसंस्करण – Sonication के साथ बेहतर परिणाम

ग्राफीन नैनोप्लेटलेट प्रसंस्करण के लिए, जांच-प्रकार के सोनिकेटर सबसे कुशल, विश्वसनीय और उपयोग में आसान उपकरण हैं। चूंकि अल्ट्रासोनिकेशन को ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के संश्लेषण, फैलाव और कार्यात्मककरण के लिए लागू किया जा सकता है, इसलिए सोनिकेटर का उपयोग कई ग्राफीन से संबंधित अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है:

• छूटना और संश्लेषण प्रोब-टाइप सोनिकेटर का उपयोग ग्रेफाइट को कुछ-परत ग्राफीन या ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स में एक्सफोलिएट करने के लिए किया जाता है। उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिकेशन इंटरलेयर बलों को बाधित करता है और ग्रेफाइट को ग्राफीन की छोटी, व्यक्तिगत शीट में तोड़ देता है।
• परिक्षेपण: एक तरल माध्यम में ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के समान फैलाव को प्राप्त करना सभी ग्राफीन से संबंधित अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। जांच-प्रकार के सोनिकेटर नैनोप्लेटलेट्स को पूरे तरल में समान रूप से फैला सकते हैं, ढेर को रोक सकते हैं और एक स्थिर निलंबन सुनिश्चित कर सकते हैं।
• कार्यात्मककरण: सोनिकेशन कार्यात्मक समूहों या अणुओं के लगाव को उनकी सतहों पर बढ़ावा देकर ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के कार्यात्मककरण की सुविधा प्रदान करता है। यह कार्यात्मकता विशिष्ट पॉलिमर या सामग्री के साथ उनकी संगतता को बढ़ाती है।

ग्राफीन नैनोप्लेटलेट संश्लेषण Sonication के माध्यम से

ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स को अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ग्रेफाइट छूटना द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। इसलिए, एक ग्रेफाइट निलंबन एक जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिक homogenizer का उपयोग sonicated है। इस प्रक्रिया का परीक्षण बहुत कम (जैसे 4wt% या कम) से उच्च ठोस (जैसे 10wt% या अधिक) सांद्रता के साथ किया गया है।
 
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.

ग्राफीन नैनोशीट के उच्च संकल्प संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों प्राप्त
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त जलीय चरण फैलाव और हथौड़ा विधि के माध्यम से।
(अध्ययन और ग्राफिक: घनेम और रीहिम, 2018)

ग्राफीन शीट्स और नैनोप्लेटलेट्स के बीच अंतर क्या है?

ग्राफीन शीट और ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स दोनों ग्राफीन से बने नैनोमटेरियल्स हैं, जो एक हेक्सागोनल जाली में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की एक परत है। कभी-कभी, ग्राफीन शीट और ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स का उपयोग विनिमेय शब्दों के रूप में किया जाता है। लेकिन वैज्ञानिक रूप से, इन ग्राफीन नैनोमैटेरियल्स के बीच कुछ अंतर हैं: ग्राफीन शीट और ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के बीच प्राथमिक अंतर उनकी संरचना और मोटाई में निहित है। ग्राफीन शीट में कार्बन परमाणुओं की एक परत होती है और असाधारण रूप से पतली होती है, जबकि ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स मोटे होते हैं और कई स्टैक्ड ग्राफीन परतों से बने होते हैं। ये संरचनात्मक अंतर विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उनके गुणों और उपयुक्तता को प्रभावित कर सकते हैं। जांच-प्रकार के सोनिकेटर का उपयोग ग्राफीन सिंगल-लेयर ग्राफीन शीट्स के साथ-साथ कुछ-परत स्टैक्ड ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स को संश्लेषित, फैलाने और कार्यात्मक बनाने के लिए एक अत्यधिक प्रभावी और कुशल तकनीक है।

ग्राफिक sonicator UP100H का उपयोग ग्राफीन nanoplatelets के अल्ट्रासोनिक संश्लेषण visualizing
(अध्ययन और ग्राफिक: घनेम और रीहिम, 2018)

सोनिकेशन का उपयोग कर ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स का फैलाव

ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स (जीएनपी) का समान फैलाव विभिन्न अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है क्योंकि यह परिणामी सामग्री या उत्पादों के गुणों और प्रदर्शन को सीधे प्रभावित करता है। इसलिए, विभिन्न उद्योगों में ग्राफीन नैनोप्लेटलेट फैलाव के लिए सोनिकेटर स्थापित किए जाते हैं। पावर-अल्ट्रासाउंड के उपयोग के लिए निम्नलिखित उद्योग प्रमुख उदाहरण हैं:
 

• नैनो-कंपोजिट: ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स को विभिन्न नैनोकम्पोजिट सामग्री, जैसे पॉलिमर में शामिल किया जा सकता है, ताकि उनके यांत्रिक, विद्युत और थर्मल गुणों को बढ़ाया जा सके। जांच-प्रकार के सोनिकेटर बहुलक मैट्रिक्स के भीतर नैनोप्लेटलेट्स को समान रूप से फैलाने में सहायता करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री के प्रदर्शन में सुधार होता है।
• इलेक्ट्रोड और बैटरी: ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स का उपयोग बैटरी और सुपरकैपेसिटर के लिए उच्च प्रदर्शन इलेक्ट्रोड के विकास में किया जाता है। सोनिकेशन बढ़ी हुई सतह क्षेत्र के साथ अच्छी तरह से बिखरे हुए ग्राफीन-आधारित इलेक्ट्रोड सामग्री बनाने में मदद करता है, जो ऊर्जा भंडारण क्षमताओं में सुधार करता है।
• उत्प्रेरण: सोनिकेशन का उपयोग ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के आधार पर उत्प्रेरक सामग्री तैयार करने के लिए किया जा सकता है। ग्राफीन सतह पर उत्प्रेरक नैनोकणों का समान फैलाव विभिन्न प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ा सकता है।
• सेंसर: ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स को गैस सेंसिंग, बायोसेंसिंग और पर्यावरण निगरानी सहित विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सेंसर के निर्माण में नियोजित किया जा सकता है। सोनिकेशन सेंसर सामग्री में नैनोप्लेटलेट्स के सजातीय वितरण को सुनिश्चित करता है, जिससे संवेदनशीलता और प्रदर्शन में सुधार होता है।
• कोटिंग्स और फिल्में: प्रोब-टाइप सोनिकेटर का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, एयरोस्पेस और सुरक्षात्मक कोटिंग्स में अनुप्रयोगों के लिए ग्राफीन नैनोप्लेटलेट-आधारित कोटिंग्स और फिल्मों को तैयार करने के लिए किया जाता है। इन अनुप्रयोगों के लिए समान फैलाव और सब्सट्रेट के लिए उचित आसंजन महत्वपूर्ण हैं।
• जैव चिकित्सा अनुप्रयोग: बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में, ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स का उपयोग दवा वितरण, इमेजिंग और ऊतक इंजीनियरिंग के लिए किया जा सकता है। सोनिकेशन इन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले ग्राफीन-आधारित नैनोकणों और कंपोजिट की तैयारी में मदद करता है।

(b) X3000 और (c) X8000 पर ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स की SEM छवियां
(अध्ययन और चित्र: ©अलीज़ादेह एट अल।

अल्ट्रासोनिक ग्राफीन नैनोप्लेटलेट फैलाव के लिए विज्ञान-सिद्ध परिणाम

वैज्ञानिकों ने कई अध्ययनों में ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के संश्लेषण और फैलाव के लिए Hielscher sonicators का उपयोग किया है और ultrasonication के प्रभावों का सख्ती से परीक्षण किया है। नीचे, आप ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के सफल मिश्रण के लिए विभिन्न मिश्रणों जैसे जलीय घोल, एक्सपोय रेजिन या मोर्टार के लिए कुछ उदाहरण पा सकते हैं।
 
ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के विश्वसनीय, त्वरित एक समान फैलाव के लिए एक सामान्य प्रक्रिया निम्नलिखित प्रक्रिया है:
फैलाव के लिए, ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स को ग्राफीन शीट के ढेर को रोकने के लिए लगभग एक घंटे के लिए Hielscher अल्ट्रासोनिक मिक्सर UP400S का उपयोग करके शुद्ध एसीटोन के भीतर sonicated किया गया था। एसीटोन को वाष्पीकरण द्वारा पूरी तरह से हटा दिया गया था। फिर, ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स को एपॉक्सी सिस्टम के 1 wt% पर जोड़ा गया और 15 मिनट के लिए 90W पर एपॉक्सी राल में सोनिकेट किया गया।
(सीएफ काकिर एट अल।
 
एक अन्य अध्ययन ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स को जोड़कर आयनिक तरल-आधारित नैनोफ्लुइड्स (आयनोफ्लुइड्स) के सुदृढीकरण की जांच करता है। बेहतर फैलाव के लिए, ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स, आयनिक तरल और सोडियम डोडेसिल बेंजीन सल्फोनेट के मिश्रण को लगभग 90 मिनट के लिए हिल्स्चर जांच-प्रकार सोनिकेटर UP200S का उपयोग करके समरूप बनाया गया था।
(सीएफ. अलीजादेह एट अल., 2018)

 
Tragazikis et al. (2019) मोर्टार में ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स के प्रभावी समावेश की रिपोर्ट करते हैं। इसलिए, जलीय ग्राफीन निलंबन नैनोप्लेटलेट्स के अलावा द्वारा उत्पादित किए गए थे - परिणामी सामग्री में वांछनीय लक्ष्य सामग्री द्वारा अंकित वजन पर - नियमित नल के पानी और प्लास्टिसाइज़र के मिश्रण में और बाद में चुंबकीय सरगर्मी 2 मिनट के लिए। निलंबन को कमरे के तापमान पर 90 मिनट के लिए अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा समरूप किया गया था, एक Hielscher UP400S डिवाइस (Hielscher Ultrasonics GmbH) का उपयोग करके 22 मिमी-सोनोट्रोड से लैस किया गया था जो 24 kHz की आवृत्ति पर 4500 J/min का पावर थ्रूपुट प्रदान करता है। ऊर्जा दर और सोनीशन अवधि का विशिष्ट संयोजन निलंबन गुणवत्ता के अल्ट्रासोनिकेशन मापदंडों के प्रभाव की सावधानीपूर्वक जांच के बाद इष्टतम के रूप में स्थापित किया गया था।
(cf. Tragazikis et al., 2019)
 
ज़ैनल एट अल (2018) ने अपने शोध में कहा है कि सोनिकेशन जैसी एक उचित फैलाव तकनीक यह सुनिश्चित करती है कि ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स जैसे नैनोमटेरियल्स इन्फिल सामग्री के गुणों को बढ़ा सकते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि फैलाव उच्च गुणवत्ता वाले नैनोकंपोजिट जैसे एपॉक्सी ग्राउट के उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है।

ग्राफीन नैनोप्लेटलेट प्रसंस्करण के लिए उच्च प्रदर्शन Sonicators

Hielscher Ultrasonics बाजार नेता है जब यह nanomaterial प्रसंस्करण के लिए उच्च प्रदर्शन ultrasonicators के लिए आता है। Hielscher जांच-प्रकार sonicators ग्राफीन nanoplatelets के प्रसंस्करण सहित विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रयोगशालाओं और औद्योगिक सेटिंग्स में दुनिया भर में उपयोग किया जाता है.
अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी, जर्मन शिल्प कौशल और इंजीनियरिंग के साथ-साथ लंबे समय तक तकनीकी अनुभव सफल अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग के लिए Hielscher Ultrasonics को अपना पसंदीदा साथी बनाते हैं।

डिजाइन, विनिर्माण और परामर्श – गुणवत्ता जर्मनी में निर्मित

Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपने उच्चतम गुणवत्ता और डिजाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मजबूती और आसान संचालन औद्योगिक सुविधाओं में हमारे अल्ट्रासोनिकेटर के सुचारू एकीकरण की अनुमति देता है। किसी न किसी स्थिति और मांग वातावरण आसानी से Hielscher ultrasonicators द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं।

Hielscher Ultrasonics एक आईएसओ प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी और उपयोगकर्ता-मित्रता की विशेषता वाले उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर पर विशेष जोर देती है। बेशक, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर सीई के अनुरूप हैं और उल, सीएसए और RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: