अल्ट्रासोनिक ग्राफीन उत्पादन
ग्रेफाइट छूटना के माध्यम से ग्राफीन का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण औद्योगिक पैमाने पर उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन शीट का उत्पादन करने के लिए सबसे विश्वसनीय और लाभप्रद तरीका है। Hielscher उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर ठीक नियंत्रणीय हैं और 24/7 ऑपरेशन में बहुत अधिक आयाम उत्पन्न कर सकते हैं। यह एक आसान और आकार-नियंत्रणीय तरीके से प्राचीन ग्राफीन की उच्च मात्रा तैयार करने की अनुमति देता है।
ग्राफीन की अल्ट्रासोनिक तैयारी
चूंकि ग्रेफाइट की असाधारण विशेषताओं को जाना जाता है, इसलिए इसकी तैयारी के लिए कई तरीके विकसित किए गए हैं। बहु-चरण प्रक्रियाओं में ग्राफीन ऑक्साइड से ग्राफीन के रासायनिक उत्पादन के अलावा, जिसके लिए बहुत मजबूत ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंटों की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, इन कठोर रासायनिक परिस्थितियों में तैयार ग्राफीन में अक्सर अन्य तरीकों से प्राप्त ग्राफीन की तुलना में कमी के बाद भी बड़ी मात्रा में दोष होते हैं। हालांकि, अल्ट्रासाउंड उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन का उत्पादन करने के लिए एक सिद्ध विकल्प है, बड़ी मात्रा में भी। शोधकर्ताओं ने अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके थोड़ा अलग तरीके विकसित किए हैं, लेकिन सामान्य तौर पर ग्राफीन उत्पादन एक सरल एक-चरण प्रक्रिया है।
पानी में ग्रेफाइट परत के सोनो-मैकेनिकल एक्सफोलिएशन को दर्शाने वाले फ्रेम का एक उच्च गति अनुक्रम (ए से एफ तक) UP200S का उपयोग करते हुए, 3-mm सोनोट्रोड के साथ 200W अल्ट्रासोनिकेटर है। तीर विभाजन (छूटना) की जगह दिखाते हैं, जिसमें विभाजन में प्रवेश करने वाले गुहिकायन बुलबुले होते हैं।
(अध्ययन और चित्र: © Tyurnina et al. 2020
यूआईपी2000एचडीटी – ग्राफीन छूटना के लिए 2kW शक्तिशाली अल्ट्रासोनिकेटर
अल्ट्रासोनिक ग्राफीन छूटना के लाभ
Hielscher जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर और रिएक्टर ग्राफीन छूटना को एक अत्यधिक कुशल प्रक्रिया में बदल देते हैं जिसका उपयोग शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तरंगों के आवेदन के माध्यम से ग्रेफाइट से ग्राफीन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। यह तकनीक ग्राफीन उत्पादन के अन्य तरीकों पर कई फायदे प्रदान करती है। अल्ट्रासोनिक ग्राफीन छूटना के प्रमुख लाभ निम्नलिखित हैं:
- उच्च दक्षता: जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन के माध्यम से ग्राफीन छूटना ग्राफीन उत्पादन का एक बहुत ही कुशल तरीका है। यह कम समय में बड़ी मात्रा में उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन का उत्पादन कर सकता है।
- कम लागत: औद्योगिक ग्राफीन उत्पादन में अल्ट्रासोनिक छूटना के लिए आवश्यक उपकरण ग्राफीन उत्पादन के अन्य तरीकों, जैसे रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) और यांत्रिक छूटना की तुलना में अपेक्षाकृत सस्ती है।
- अनुमापकता: अल्ट्रासोनिकेटर के माध्यम से ग्राफीन को एक्सफ़ोलीएटिंग आसानी से ग्राफीन के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए बढ़ाया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक छूटना और ग्राफीन का फैलाव बैच में और साथ ही निरंतर इनलाइन प्रक्रिया में चलाया जा सकता है। यह इसे औद्योगिक पैमाने के अनुप्रयोगों के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बनाता है।
- ग्राफीन गुणों पर नियंत्रण: जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके ग्राफीन छूटना और प्रदूषण उत्पादित ग्राफीन के गुणों पर सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है। इसमें इसका आकार, मोटाई और परतों की संख्या शामिल है।
- न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव: अल्ट्रासोनिक सिद्ध का उपयोग करके ग्राफीन छूटना ग्राफीन उत्पादन की एक हरी विधि है, क्योंकि इसका उपयोग पानी या इथेनॉल जैसे गैर विषैले, पर्यावरणीय रूप से सौम्य सॉल्वैंट्स के साथ किया जा सकता है। इसका मतलब है कि अल्ट्रासोनिक ग्राफीन प्रदूषण कठोर रसायनों या उच्च तापमान के उपयोग से बचने या कम करने की अनुमति देता है। यह इसे अन्य ग्राफीन उत्पादन विधियों के लिए पर्यावरण के अनुकूल विकल्प बनाता है।
कुल मिलाकर, Hielscher जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर और रिएक्टरों का उपयोग करके ग्राफीन छूटना परिणामी सामग्री के गुणों पर सटीक नियंत्रण के साथ ग्राफीन उत्पादन की लागत प्रभावी, स्केलेबल और पर्यावरण के अनुकूल विधि प्रदान करता है।
Sonication का उपयोग ग्राफीन के सरल उत्पादन के लिए उदाहरण
ग्रेफाइट को पतला कार्बनिक अम्ल, शराब और पानी के मिश्रण में जोड़ा जाता है, और फिर मिश्रण अल्ट्रासोनिक विकिरण के संपर्क में आता है। एसिड एक के रूप में काम करता है “आणविक कील” जो ग्रेफीन की चादरों को मूल ग्रेफाइट से अलग करता है। इस सरल प्रक्रिया से, पानी में बिखरे हुए असंतोषित, उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन की एक बड़ी मात्रा बनाई जाती है। (एन एट अल 2010)
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)
अल्ट्रासोनिक ग्राफीन संश्लेषण, फैलाव और कार्यात्मकता के बारे में अधिक जानने के लिए, कृपया यहां क्लिक करें:
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ग्राफीन डायरेक्ट एक्सफोलिएशन
अल्ट्रासाउंड कार्बनिक सॉल्वैंट्स, सर्फेक्टेंट / इसका मतलब है कि मजबूत ऑक्सीकरण या कम करने वाले एजेंटों के उपयोग से बचा जा सकता है। स्टैनकोविच एट अल (2007) ने अल्ट्रासोनिकेशन के तहत छूटना द्वारा ग्राफीन का उत्पादन किया।
पानी में 1 मिलीग्राम/एमएल की सांद्रता पर अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा एक्सफोलिएट किए गए ग्राफीन ऑक्साइड की एएफएम छवियों ने हमेशा एक समान मोटाई (~ 1 एनएम; उदाहरण नीचे दी गई तस्वीर में दिखाया गया है) के साथ चादरों की उपस्थिति का खुलासा किया। ग्राफीन ऑक्साइड के इन अच्छी तरह से छूटने वाले नमूनों में 1nm से अधिक मोटा या पतला कोई शीट नहीं थी, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि व्यक्तिगत ग्राफीन ऑक्साइड शीट के नीचे ग्राफीन ऑक्साइड का पूरा छूटना वास्तव में इन शर्तों के तहत हासिल किया गया था। (स्टैंकोविच एट अल 2007)
विभिन्न स्थानों में अधिग्रहित तीन ऊंचाई प्रोफाइल के साथ एक्सफ़ोलीएटेड जीओ शीट की एएफएम छवि
(चित्र और अध्ययन: ©स्टैनकोविच एट अल।
ग्राफीन शीट्स की तैयारी
स्टेंगल एट अल ने ग्राफीन नैनोशीट्स और टाइटेनिया पेरोक्सो कॉम्प्लेक्स के साथ निलंबन के थर्मल हाइड्रोलिसिस द्वारा नॉनस्टोइकोमेट्रिक टीओ2 ग्राफीन नैनोकंपोजिट के उत्पादन के दौरान बड़ी मात्रा में शुद्ध ग्राफीन शीट की सफल तैयारी दिखाई है। शुद्ध ग्राफीन नैनोशीट्स 5 बार पर एक दबाव अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UIP1000hd द्वारा उत्पन्न एक उच्च तीव्रता cavitation क्षेत्र का उपयोग कर प्राकृतिक ग्रेफाइट से उत्पादित किए गए थे। उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र और अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों के साथ प्राप्त ग्राफीन शीट, फोटोकैटलिटिक गतिविधि को बढ़ाने के लिए TiO2 के लिए एक अच्छे समर्थन के रूप में उपयोग किया जा सकता है। अनुसंधान समूह का दावा है कि अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार ग्राफीन की गुणवत्ता हमर की विधि द्वारा प्राप्त ग्राफीन की तुलना में बहुत अधिक है, जहां ग्रेफाइट को एक्सफोलिएट और ऑक्सीकरण किया जाता है। चूंकि अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में भौतिक स्थितियों को ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है और इस धारणा से कि एक डोपेंट के रूप में ग्राफीन की एकाग्रता 1 की सीमा में भिन्न होगी – 0.001%, वाणिज्यिक पैमाने पर एक सतत प्रणाली में ग्राफीन का उत्पादन आसानी से स्थापित किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन के कुशल छूटना के लिए औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर और इनलाइन रिएक्टर आसानी से उपलब्ध हैं।
ग्राफीन के छूटना और फैलाव के लिए अल्ट्रासोनिक रिएक्टर।
ग्राफीन ऑक्साइड के अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा तैयारी
ओह एट अल (2010) ने ग्राफीन ऑक्साइड (जीओ) परतों का उत्पादन करने के लिए अल्ट्रासोनिक विकिरण का उपयोग करके एक तैयारी मार्ग दिखाया है। इसलिए, उन्होंने 200 मिलीलीटर डी-आयनीकृत पानी में पच्चीस मिलीग्राम ग्राफीन ऑक्साइड पाउडर को निलंबित कर दिया। सरगर्मी से उन्होंने एक अमानवीय भूरा निलंबन प्राप्त किया। परिणामी निलंबन सोनिकेटेड (30 मिनट, 1.3 × 105J) थे, और सुखाने के बाद (373 K पर) अल्ट्रासोनिक रूप से उपचारित ग्राफीन ऑक्साइड का उत्पादन किया गया था। एक एफटीआईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी से पता चला है कि अल्ट्रासोनिक उपचार ने ग्राफीन ऑक्साइड के कार्यात्मक समूहों को नहीं बदला।
अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा प्राप्त ग्राफीन प्राचीन नैनोशीट्स की एसईएम छवि (ओह एट अल।
ग्राफीन शीट्स का कार्यात्मककरण
जू और सुस्लिक (2011) पॉलीस्टाइनिन कार्यात्मक ग्रेफाइट की तैयारी के लिए एक सुविधाजनक एक-चरण विधि का वर्णन करते हैं। अपने अध्ययन में, उन्होंने मूल कच्चे माल के रूप में ग्रेफाइट फ्लेक्स और स्टाइलिन का उपयोग किया। स्टाइरीन (एक प्रतिक्रियाशील मोनोमर) में ग्रेफाइट फ्लेक्स को सोनिकेट करके, अल्ट्रासाउंड विकिरण के परिणामस्वरूप ग्रेफाइट फ्लेक्स के मेकेनोकेमिकल एक्सफोलिएशन को सिंगल-लेयर और कुछ-लेयर ग्राफीन शीट में बदल दिया गया। इसके साथ ही, पॉलीस्टाइनिन श्रृंखलाओं के साथ ग्राफीन शीट का कार्यात्मककरण हासिल किया गया है।
ग्राफीन पर आधारित कंपोजिट के लिए अन्य विनाइल मोनोमर्स के साथ कार्यात्मककरण की एक ही प्रक्रिया की जा सकती है।
औद्योगिक इनलाइन ग्राफीन छूटना के लिए औद्योगिक शक्ति अल्ट्रासाउंड प्रणाली।
ग्राफीन फैलाव
ग्राफीन और ग्राफीन ऑक्साइड का फैलाव ग्रेड अपनी विशिष्ट विशेषताओं के साथ ग्राफीन की पूरी क्षमता का उपयोग करने के लिए बेहद महत्वपूर्ण है। यदि ग्राफीन को नियंत्रित परिस्थितियों में फैलाया नहीं जाता है, तो ग्राफीन फैलाव की पॉलीडिस्पर्सिटी अप्रत्याशित या गैर-आदर्श व्यवहार को जन्म दे सकती है, क्योंकि ग्राफीन के गुण इसके संरचनात्मक मापदंडों के एक समारोह के रूप में भिन्न होते हैं। सोनिकेशन इंटरलेयर बलों को कमजोर करने के लिए एक सिद्ध उपचार है और महत्वपूर्ण प्रसंस्करण मापदंडों के सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है।
"ग्राफीन ऑक्साइड (जीओ) के लिए, जिसे आमतौर पर सिंगल-लेयर शीट के रूप में एक्सफोलिएट किया जाता है, मुख्य पॉलीडिस्पर्सिटी चुनौतियों में से एक गुच्छे के पार्श्व क्षेत्र में भिन्नता से उत्पन्न होती है। यह दिखाया गया है कि जीओ के औसत पार्श्व आकार को ग्रेफाइट शुरू करने वाली सामग्री और सोनिकेशन स्थितियों को बदलकर 400 एनएम से 20 माइक्रोन तक स्थानांतरित किया जा सकता है। (ग्रीन एट अल 2010)
ग्राफीन के अल्ट्रासोनिक फैलाव के परिणामस्वरूप ठीक और यहां तक कि कोलाइडल घोल भी विभिन्न अन्य अध्ययनों में प्रदर्शित किया गया है। (लियू एट अल 2011 / बेबी एट अल 2011 / चोई एट अल 2010)
झांग एट अल (2010) ने दिखाया है कि अल्ट्रासोनिकेशन के उपयोग से 1 मिलीग्राम · एमएल -1 की उच्च एकाग्रता के साथ एक स्थिर ग्राफीन फैलाव और अपेक्षाकृत शुद्ध ग्राफीन शीट प्राप्त की जाती है, और तैयार ग्राफीन शीट 712 एस · एम की उच्च विद्युत चालकता प्रदर्शित करती हैं−1. फूरियर रूपांतरित अवरक्त स्पेक्ट्रा और रमन स्पेक्ट्रा परीक्षा के परिणामों से संकेत मिलता है कि अल्ट्रासोनिक तैयारी विधि में ग्राफीन की रासायनिक और क्रिस्टल संरचनाओं को कम नुकसान होता है।
ग्राफीन छूटना के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर
उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन नैनो-शीट के उत्पादन के लिए, विश्वसनीय उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक उपकरण की आवश्यकता होती है। आयाम, दबाव और तापमान एक आवश्यक पैरामीटर है, जो प्रजनन क्षमता और लगातार उत्पाद की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण हैं। Hielscher Ultrasonics’ अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर शक्तिशाली और ठीक नियंत्रणीय सिस्टम हैं, जो प्रक्रिया मापदंडों की सटीक सेटिंग और निरंतर उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड आउटपुट की अनुमति देते हैं। Hielscher Ultrasonics औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200μm तक के आयाम आसानी से 24/7 ऑपरेशन में लगातार चलाए जा सकते हैं। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक sonotrodes उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरण की मजबूती भारी शुल्क पर और मांग वातावरण में 24/7 आपरेशन के लिए अनुमति देता है।
हमारे ग्राहक Hielscher Ultrasonics सिस्टम की उत्कृष्ट मजबूती और विश्वसनीयता से संतुष्ट हैं। भारी शुल्क आवेदन के क्षेत्र में स्थापना, वातावरण की मांग और 24/7 संचालन कुशल और किफायती प्रसंस्करण सुनिश्चित करते हैं। अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया गहनता प्रसंस्करण समय को कम करती है और बेहतर परिणाम प्राप्त करती है, यानी उच्च गुणवत्ता, उच्च पैदावार, अभिनव उत्पाद।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 0.5 से 1.5mL | एन.ए. | वायलट्वीटर |
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
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कार्बन नैनोस्क्रॉल की तैयारी
कार्बन नैनोस्क्रॉल बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब के समान हैं। MWCNTs का अंतर खुली युक्तियाँ और अन्य अणुओं के लिए आंतरिक सतहों की पूर्ण पहुंच है। उन्हें पोटेशियम के साथ ग्रेफाइट को इंटरकालेट करके, पानी में एक्सफ़ोलीएटिंग और कोलाइडल निलंबन को सोनिकेट करके गीले-रासायनिक रूप से संश्लेषित किया जा सकता है। (सीएफ. विकुलिस एट अल. 2003) अल्ट्रासोनिकेशन कार्बन नैनोस्क्रॉल में ग्राफीन मोनोलेयर्स के स्क्रॉलिंग अप की सहायता करता है (नीचे ग्राफिक देखें)। 80% की उच्च रूपांतरण दक्षता हासिल की गई है, जो वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए नैनोस्क्रॉल के उत्पादन को दिलचस्प बनाती है।
कार्बन नैनोस्क्रॉल का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण (विकुलिस एट अल।
नैनोरिबन्स की तैयारी
होंगजी दाई और स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के उनके सहयोगियों के शोध समूह ने नैनोरिबन तैयार करने की तकनीक पाई। ग्राफीन रिबन ग्राफीन की पतली स्ट्रिप्स होती हैं जिनमें ग्राफीन शीट की तुलना में अधिक उपयोगी विशेषताएं हो सकती हैं। लगभग 10 एनएम या उससे कम की चौड़ाई पर, ग्राफीन रिबन व्यवहार अर्धचालक के समान होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को लंबाई में स्थानांतरित करने के लिए मजबूर किया जाता है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनिक्स में अर्धचालक जैसे कार्यों के साथ नैनोरिबन का उपयोग करना दिलचस्प हो सकता है (उदाहरण के लिए छोटे, तेज कंप्यूटर चिप्स के लिए)।
दाई एट अल दो चरणों पर ग्राफीन नैनोरिबन के आधार की तैयारी: सबसे पहले, उन्होंने आर्गन गैस में 3% हाइड्रोजन में एक मिनट के लिए 1000ºC के गर्मी उपचार द्वारा ग्रेफाइट से ग्राफीन की परतों को ढीला कर दिया। फिर, ग्राफीन को अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके स्ट्रिप्स में तोड़ दिया गया था। इस तकनीक द्वारा प्राप्त नैनोरिबन को बहुत 'चिकनी' की विशेषता है’ पारंपरिक लिथोग्राफिक साधनों द्वारा बनाए गए किनारों की तुलना में। (जिओ एट अल 2009)
ग्राफीन के अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त उत्पादन
जानने के योग्य तथ्य
ग्राफीन क्या है?
ग्रेफाइट sp2-संकरित, हेक्सागोनल रूप से व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं की दो आयामी चादरों से बना है - ग्राफीन - जो नियमित रूप से ढेर हो जाते हैं। ग्राफीन की परमाणु-पतली चादरें, जो गैर-बंधन इंटरैक्शन द्वारा ग्रेफाइट बनाती हैं, एक चरम बड़े सतह क्षेत्र की विशेषता है। ग्राफीन अपने बेसल स्तरों के साथ एक असाधारण ताकत और दृढ़ता दिखाता है जो लगभग 1020 जीपीए के साथ हीरे की ताकत मूल्य तक पहुंचता है।
ग्राफीन कुछ आवंटियों का मूल संरचनात्मक तत्व है, जिसमें ग्रेफाइट के अलावा, कार्बन नैनोट्यूब और फुलरीन भी शामिल हैं। योजक के रूप में उपयोग किया जाता है, ग्राफीन नाटकीय रूप से बेहद कम लोडिंग पर बहुलक कंपोजिट के विद्युत, भौतिक, यांत्रिक और बाधा गुणों को बढ़ा सकता है। (जू, सुस्लिक 2011)
इसके गुणों से, ग्राफीन अतिशयोक्ति की एक सामग्री है और इस तरह उन उद्योगों के लिए आशाजनक है जो कंपोजिट, कोटिंग्स या माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक का उत्पादन करते हैं। गीम (2009) निम्नलिखित पैराग्राफ में संक्षिप्त रूप से सुपरमटेरियल के रूप में ग्राफीन का वर्णन करता है:
"यह ब्रह्मांड में सबसे पतला पदार्थ है और अब तक मापा गया सबसे मजबूत है। इसके चार्ज वाहक विशाल आंतरिक गतिशीलता प्रदर्शित करते हैं, सबसे छोटा प्रभावी द्रव्यमान होता है (यह शून्य है) और कमरे के तापमान पर बिखरने के बिना माइक्रोमीटर-लंबी दूरी की यात्रा कर सकता है। ग्राफीन तांबे की तुलना में वर्तमान घनत्व 6 आदेशों को बनाए रख सकता है, रिकॉर्ड तापीय चालकता और कठोरता दिखाता है, गैसों के लिए अभेद्य है और भंगुरता और लचीलापन जैसे परस्पर विरोधी गुणों को समेटता है। ग्राफीन में इलेक्ट्रॉन परिवहन को एक डिराक जैसे समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है, जो बेंच-टॉप प्रयोग में सापेक्ष क्वांटम घटनाओं की जांच की अनुमति देता है।
इन उत्कृष्ट सामग्री विशेषताओं के कारण, ग्राफीन सबसे आशाजनक सामग्रियों में से एक है और नैनोमटेरियल अनुसंधान के फोकस में है।
ग्राफीन के लिए संभावित अनुप्रयोग
जैविक अनुप्रयोग: अल्ट्रासोनिक ग्राफीन तैयारी और इसके जैविक उपयोग के लिए एक उदाहरण पार्क एट अल (2011) द्वारा "सोनोकेमिकल रिडक्शन के माध्यम से ग्राफीन-गोल्ड नैनोकंपोजिट्स का संश्लेषण" अध्ययन में दिया गया है, जहां कम ग्राफीन ऑक्साइड-गोल्ड (एयू) नैनोकणों से एक नैनोकम्पोजिट को एक साथ सोने के आयनों को कम करके और कम ग्राफीन ऑक्साइड की सतह पर सोने के नैनोकणों को जमा करके संश्लेषित किया गया था। सोने के आयनों की कमी और कम ग्राफीन ऑक्साइड पर सोने के नैनोकणों को लंगर डालने के लिए ऑक्सीजन कार्यात्मकताओं की पीढ़ी की सुविधा के लिए, अभिकारकों के मिश्रण पर अल्ट्रासाउंड विकिरण लागू किया गया था। गोल्ड-बाइंडिंग-पेप्टाइड-संशोधित बायोमोलेक्यूल्स का उत्पादन ग्राफीन और ग्राफीन कंपोजिट के अल्ट्रासोनिक विकिरण की क्षमता को दर्शाता है। इसलिए, अल्ट्रासाउंड अन्य जैव अणुओं को तैयार करने के लिए एक उपयुक्त उपकरण प्रतीत होता है।
इलेक्ट्रॉनिक्स: ग्राफीन इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्र के लिए एक अत्यधिक कार्यात्मक सामग्री है। ग्राफीन के ग्रिड के भीतर चार्ज वाहक की उच्च गतिशीलता से, ग्राफीन उच्च आवृत्ति-प्रौद्योगिकी में तेजी से इलेक्ट्रॉनिक घटकों के विकास के लिए सबसे अधिक रुचि है।
सेंसर: अल्ट्रासोनिक रूप से एक्सफ़ोलीएटेड ग्राफीन का उपयोग अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक कंडक्टोमेट्रिक सेंसर (जिसका प्रतिरोध तेजी से बदलता है) के उत्पादन के लिए किया जा सकता है >संतृप्त इथेनॉल वाष्प में 10 000%), और अत्यधिक उच्च विशिष्ट समाई (120 एफ / जी), बिजली घनत्व (105 किलोवाट / किग्रा), और ऊर्जा घनत्व (9.2 Wh / kg) के साथ अल्ट्राकैपेसिटर। (एन एट अल 2010)
शराब: शराब उत्पादन के लिए: शराब उत्पादन में ग्राफीन का उपयोग एक साइड एप्लिकेशन हो सकता है, वहां ग्राफीन झिल्ली का उपयोग शराब को आसवित करने और मादक पेय पदार्थों को मजबूत बनाने के लिए किया जा सकता है।
सबसे मजबूत, सबसे विद्युत प्रवाहकीय और सबसे हल्के और सबसे लचीली सामग्रियों में से एक के रूप में, ग्राफीन सौर कोशिकाओं, उत्प्रेरण, पारदर्शी और उत्सर्जक डिस्प्ले, माइक्रोमैकेनिकल रेज़ोनेटर, ट्रांजिस्टर, लिथियम-एयर बैटरी में कैथोड के रूप में, अल्ट्रासेंसिटिव रासायनिक डिटेक्टरों के लिए एक आशाजनक सामग्री है।
हाई पावर अल्ट्रासाउंड का कार्य सिद्धांत
उच्च तीव्रता पर तरल पदार्थ को सोनिकेट करते समय, ध्वनि तरंगें जो तरल मीडिया में फैलती हैं, आवृत्ति के आधार पर दरों के साथ उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (दुर्लभ) चक्रों को बारी-बारी से करती हैं। कम दबाव चक्र के दौरान, उच्च तीव्रता वाली अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल में छोटे वैक्यूम बुलबुले या voids बनाती हैं। जब बुलबुले एक मात्रा प्राप्त करते हैं जिस पर वे अब ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते हैं, तो वे उच्च दबाव चक्र के दौरान हिंसक रूप से ढह जाते हैं। इस घटना को गुहिकायन कहा जाता है। विस्फोट के दौरान बहुत अधिक तापमान (लगभग 5,000K) और दबाव (लगभग 2,000atm) स्थानीय रूप से पहुंच जाते हैं। गुहिकायन बुलबुले के विस्फोट के परिणामस्वरूप 280m/s वेग तक के तरल जेट भी होते हैं। (सुस्लिक 1998) अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न गुहिकायन रासायनिक और भौतिक प्रभावों का कारण बनता है, जिसे प्रक्रियाओं पर लागू किया जा सकता है।
कैविटेशन-प्रेरित सोनोकेमिस्ट्री ऊर्जा और पदार्थ के बीच एक अनूठी बातचीत प्रदान करती है, ~ 5000 K के बुलबुले के अंदर गर्म धब्बे, ~ 1000 बार के दबाव, हीटिंग और शीतलन दर के साथ >1010 के एस -1; ये असाधारण स्थितियां रासायनिक प्रतिक्रिया स्थान की एक श्रृंखला तक पहुंच की अनुमति देती हैं जो सामान्य रूप से सुलभ नहीं होती हैं, जो असामान्य नैनोस्ट्रक्चर्ड सामग्रियों की एक विस्तृत विविधता के संश्लेषण की अनुमति देती हैं। (बैंग 2010)
साहित्य/सन्दर्भ
- FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- 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.
- 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.
- Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
- An, X.; Simmons, T.; Shah, R.; Wolfe, C.; Lewis, K. M.; Washington, M.; Nayak, S. K.; Talapatra, S.; Kar, S. (2010): Stable Aqueous Dispersions of Noncovalently Functionalized Graphene from Graphite and their Multifunctional High-Performance Applications. Nano Letters 10/2010. pp. 4295-4301.
- Baby, T. Th.; Ramaprabhu, S. (2011): Enhanced convective heat transfer using graphene dispersed nanofluids. Nanoscale Research Letters 6:289, 2011.
- Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
- Choi, E. Y.; Han, T. H.; Hong, J.; Kim, J. E.; Lee, S. H.; Kim, H. W.; Kim, S. O. (2010): Noncovalent functionalization of graphene with end-functional polymers. Journal of Materials Chemistry 20/ 2010. pp. 1907-1912.
- Geim, A. K. (2009): Graphene: Status and Prospects. Science 324/2009. pp. 1530-1534.
- Green, A. A.; Hersam, M. C. (2010): Emerging Methods for Producing Monodisperse Graphene Dispersions. Journal of Physical Chemistry Letters 2010. pp. 544-549.
- Guo, J.; Zhu, S.; Chen, Z.; Li, Y.; Yu, Z.; Liu, Z.; Liu, Q.; Li, J.; Feng, C.; Zhang, D. (2011): Sonochemical synthesis of TiO2 nanoparticles on graphene for use as photocatalyst
- Hasan, K. ul; Sandberg, M. O.; Nur, O.; Willander, M. (2011): Polycation stabilization of graphene suspensions. Nanoscale Research Letters 6:493, 2011.
- Liu, X.; Pan, L.; Lv, T.; Zhu, G.; Lu, T.; Sun, Z.; Sun, C. (2011): Microwave-assisted synthesis of TiO2-reduced graphene oxide composites for the photocatalytic reduction of Cr(VI). RSC Advances 2011.
- Malig, J.; Englert, J. M.; Hirsch, A.; Guldi, D. M. (2011): Wet Chemistry of Graphene. The Electrochemical Society Interface, Spring 2011. pp. 53-56.
- Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): The Effect of Thermal and Ultrasonic Treatment on the Formation of Graphene-oxide Nanosheets. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. pp. 1097-1102.
- Sametband, M.; Shimanovich, U.; Gedanken, A. (2012): Graphene oxide microspheres prepared by a simple, one-step ultrasonication method. New Journal of Chemistry 36/2012. pp. 36-39.
- Savoskin, M. V.; Mochalin, V. N.; Yaroshenko, A. P.; Lazareva, N. I.; Konstanitinova, T. E.; Baruskov, I. V.; Prokofiev, I. G. (2007): Carbon nanoscrolls produced from acceptor-type graphite intercalation compounds. Carbon 45/2007. pp. 2797-2800.
- Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. (2007): Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon 45/2007. pp. 1558-1565.
- Viculis, L. M.; Mack, J. J.; Kaner, R. B. (2003): A Chemical Route To Carbon Nanoscrolls. Science, 299/1361; 2003.
- Xu, H.; Suslick, K. S. (2011): Sonochemical Preparation of Functionalized Graphenes. In: Journal of American Chemical Society 133/2011. pp. 9148-9151.
- Zhang, W.; He, W.; Jing, X. (2010): Preparation of a Stable Graphene Dispersion with High Concentration by Ultrasound. Journal of Physical Chemistry B 32/114, 2010. pp. 10368-10373.
- Jiao, L.; Zhang, L.; Wang, X.; Diankov, G.; Dai, H. (2009): Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes. Nature 458/ 2009. pp. 877-880.
- Park, G.; Lee, K. G.; Lee, S. J.; Park, T. J.; Wi, R.; Kim, D. H. (2011): Synthesis of Graphene-Gold Nanocomposites via Sonochemical Reduction. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 7/11, 2011. pp. 6095-6101.
- Zhang, R.Q.; De Sakar, A. (2011): Theoretical Studies on Formation, Property Tuning and Adsorption of Graphene Segments. In: M. Sergey (ed.): Physics and Applications of Graphene – Theory. InTech 2011. pp. 3-28.
Hielscher Ultrasonics से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।