अल्ट्रासोनिक ग्राफीन उत्पादन

ग्रेफाइट एक्सफोलिएशन 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 सटीक रूप से नियंत्रणीय हैं और 24/7 ऑपरेशन में बहुत अधिक आयाम उत्पन्न कर सकते हैं। यह एक सरल और आकार-नियंत्रणीय तरीके से प्राचीन ग्राफीन की उच्च मात्रा तैयार करने की अनुमति देता है।

ग्राफीन की अल्ट्रासोनिक तैयारी

ग्राफीन शीटचूंकि ग्रेफाइट की असाधारण विशेषताएं ज्ञात हैं, इसकी तैयारी के लिए कई विधियां विकसित की गई हैं। बहु-चरण प्रक्रियाओं में ग्रैफेन ऑक्साइड से ग्रैफेन के रासायनिक उत्पादन के अलावा, जिसके लिए बहुत मजबूत ऑक्सीकरण और घटाने वाले एजेंटों की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, इन कठोर रासायनिक परिस्थितियों के तहत तैयार किए गए ग्रैफेन में अन्य विधियों से प्राप्त ग्रैफेन की तुलना में कमी के बाद भी बड़ी मात्रा में दोष होते हैं। हालांकि, अल्ट्रासाउंड बड़ी मात्रा में भी उच्च गुणवत्ता वाले graphene उत्पादन करने के लिए एक सिद्ध विकल्प है। शोधकर्ताओं ने अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके थोड़ा अलग तरीके विकसित किए हैं, लेकिन आम तौर पर ग्रैफेन उत्पादन एक सरल एक-चरण प्रक्रिया है।

पानी में अल्ट्रासोनिक graphene exfoliation

फ्रेम का एक उच्च गति अनुक्रम (a से f तक) जो पानी में ग्रेफाइट फ्लेक्स के सोनो-मैकेनिकल एक्सफोलिएशन को दर्शाता है यूपी 200 एस का उपयोग करते हुए, 3-मिमी सोनोट्रोड के साथ 200 वाट अल्ट्रासोनिकेटर। तीर विभाजन को भेदने वाले गुहिकायन बुलबुले के साथ विभाजन (एक्सफोलिएशन) की जगह दिखाते हैं।
(अध्ययन और चित्र: © ट्युर्निना एट अल।

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UIP2000hdT - तरल प्रसंस्करण के लिए 2kW ultrasonicator।

UIP2000hdT – ग्राफीन एक्सफोलिएशन के लिए 2kW शक्तिशाली अल्ट्रासोनिकेटर

अल्ट्रासोनिक ग्राफीन एक्सफोलिएशन के लाभ

Hielscher जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर और रिएक्टर ग्राफीन एक्सफोलिएशन 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 एक्सफोलिएशन के प्रमुख लाभ निम्नलिखित हैं:

  • उच्च दक्षता: जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन के माध्यम से ग्राफीन एक्सफोलिएशन ग्राफीन उत्पादन का एक बहुत ही कुशल तरीका है। यह थोड़े समय में उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन की बड़ी मात्रा का उत्पादन कर सकता है।
  • कम लागत: औद्योगिक ग्राफीन उत्पादन में अल्ट्रासोनिक एक्सफोलिएशन के लिए आवश्यक उपकरण ग्राफीन उत्पादन के अन्य तरीकों की तुलना में अपेक्षाकृत सस्ता है, जैसे कि रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) और यांत्रिक एक्सफोलिएशन।
  • मापनीयता: अल्ट्रासोनिकेटर के माध्यम से ग्राफीन को एक्सफोलिएट करना आसानी से ग्राफीन के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए बढ़ाया जा सकता है। ग्राफीन के अल्ट्रासोनिक एक्सफोलिएशन और फैलाव को बैच के साथ-साथ निरंतर इनलाइन प्रक्रिया में भी चलाया जा सकता है। यह इसे औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बनाता है।
  • ग्राफीन गुणों पर नियंत्रण: जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके ग्राफीन एक्सफोलिएशन और डिलेमिनेशन उत्पादित ग्राफीन के गुणों पर सटीक नियंत्रण के लिए अनुमति देता है। इसमें इसका आकार, मोटाई और परतों की संख्या शामिल है।
  • न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव: अल्ट्रासोनिक सिद्ध का उपयोग करके ग्राफीन एक्सफोलिएशन ग्राफीन उत्पादन की एक हरी विधि है, क्योंकि इसका उपयोग गैर विषैले, पर्यावरणीय रूप से सौम्य सॉल्वैंट्स जैसे पानी या इथेनॉल के साथ किया जा सकता है। इसका मतलब है कि अल्ट्रासोनिक ग्राफीन डिलेमिनेशन 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 प्रोब-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर और रिएक्टरों का उपयोग करके ग्राफीन एक्सफोलिएशन परिणामी सामग्री के गुणों पर सटीक नियंत्रण के साथ ग्राफीन उत्पादन की लागत प्रभावी, स्केलेबल और पर्यावरण के अनुकूल विधि प्रदान करता है।

सोनिकेशन का उपयोग कर ग्राफीन के सरल उत्पादन के लिए उदाहरण

ग्रेफाइट को पतला कार्बनिक एसिड, अल्कोहल 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 माता-पिता ग्रेफाइट से ग्राफीन की चादरें अलग करती है। इस सरल प्रक्रिया के द्वारा, undamaged, उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन पानी में बिखरे की एक बड़ी मात्रा में बनाया जाता है। (एक एट अल। 2010)
 

वीडियो एक अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र (यूपी 400 एसटी, हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स) का उपयोग करके एपॉक्सी राल (टूलक्राफ्ट एल) के 250 एमएल में ग्रेफाइट के अल्ट्रासोनिक मिश्रण और फैलाव को दर्शाता है। हिल्सचर अल्ट्रासोनिक्स प्रयोगशाला में या उच्च मात्रा उत्पादन प्रक्रियाओं में ग्रेफाइट, ग्राफीन, कार्बन-नैनोट्यूब, नैनोवायर या फिलर्स को फैलाने के लिए उपकरण बनाता है। विशिष्ट अनुप्रयोग कार्यात्मककरण प्रक्रिया के दौरान या रेजिन या पॉलिमर में फैलाने के लिए नैनो सामग्री और सूक्ष्म सामग्री को फैलाने वाले होते हैं।

अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र यूपी 400 एसटी (400 वाट) का उपयोग करके ग्रेफाइट फिलर के साथ एपॉक्सी राल मिलाएं

वीडियो थंबनेल

 

दोष मुक्त कुछ-परत स्टैक्ड ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स का उत्पादन सोनिकेशन के माध्यम से किया जाता है।

ग्रैफीन नैनोशीट्स की हाई रिजोल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप तस्वीरें प्राप्त
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त जलीय चरण फैलाव और हमर विधि के माध्यम से।
(अध्ययन और ग्राफिक: घानेम और रेहिम, 2018)

 
अल्ट्रासोनिक ग्राफीन संश्लेषण, फैलाव और कार्यात्मकता के बारे में अधिक जानने के लिए, कृपया यहां क्लिक करें:

 

ग्राफीन प्रत्यक्ष छूटना

अल्ट्रासाउंड कार्बनिक सॉल्वैंट्स, सर्फेकेंट्स / पानी के समाधान, या आयनिक तरल पदार्थ में graphenes की तैयारी के लिए अनुमति देता है। इसका मतलब है कि मजबूत ऑक्सीकरण या कम करने के एजेंटों के उपयोग से बचा जा सकता है। Stankovich एट अल। (2007) ultrasonication 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 एक्सफोलिएटेड नमूनों में 1 एनएम से अधिक मोटी या पतली कोई शीट नहीं थी, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि इन परिस्थितियों में ग्राफीन ऑक्साइड की अलग-अलग ग्रेफेन ऑक्साइड शीट्स तक पूर्ण एक्सफोलिएशन वास्तव में हासिल किया गया था। (स्टैनकोविच एट अल।

Hielscher उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक जांच और रिएक्टर ग्राफीन तैयार करने के लिए आदर्श उपकरण हैं - प्रयोगशाला पैमाने के साथ-साथ पूर्ण वाणिज्यिक प्रक्रिया धाराओं में भी

विभिन्न स्थानों में प्राप्त तीन ऊंचाई प्रोफाइल के साथ एक्सफोलिएटेड जीओ शीट्स की एएफएम छवि
(चित्र और अध्ययन: ©स्टैनकोविच एट अल।

ग्राफीन शीट की तैयारी

स्टेंगल और अन्य ने ग्रेफेन नैनोशीट्स और टाइटेनिया पेरोक्सो कॉम्प्लेक्स के साथ निलंबन के थर्मल हाइड्रोलिसिस द्वारा नॉनस्टोइकोमेट्रिक टीआईओ 2 ग्राफीन नैनोकम्पोजिट के उत्पादन के दौरान बड़ी मात्रा में शुद्ध ग्राफीन शीट्स की सफल तैयारी को दिखाया है। शुद्ध ग्रैफीन नैनोशीट्स का निर्माण प्राकृतिक ग्रेफाइट से किया गया था, जिसमें हाइलशर अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर यूआईपी 1000एचडी द्वारा उत्पन्न उच्च तीव्रता वाले कैविटेशन फील्ड का उपयोग करके 5 बार में एक दबाव युक्त अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में उत्पादन किया गया था। उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र और अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों के साथ प्राप्त ग्राफीन शीट्स का उपयोग फोटोकैलाइटिक गतिविधि को बढ़ाने के लिए टीआईओ 2 के लिए एक अच्छे समर्थन के रूप में किया जा सकता है। शोध समूह का दावा है कि अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार ग्राफीन की गुणवत्ता हम्मर 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 डोपेंट के रूप में ग्राफीन की एकाग्रता 1 की सीमा में भिन्न होगी – 0.001%, वाणिज्यिक पैमाने पर एक निरंतर प्रणाली में ग्राफीन का उत्पादन आसानी से स्थापित किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन के कुशल एक्सफोलिएशन के लिए औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर और इनलाइन रिएक्टर आसानी से उपलब्ध हैं।

ग्राफीन के एक्सफोलिएशन के लिए अल्ट्रासोनिक रिएक्टर।

ग्राफीन के एक्सफोलिएशन और फैलाव के लिए अल्ट्रासोनिक रिएक्टर।

ग्राफीन ऑक्साइड की अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा तैयारी

ओह एट अल। (2010) अल्ट्रासोनिक विकिरण का उपयोग कर ग्राफीन ऑक्साइड (GO) परतों का निर्माण करने के लिए एक तैयारी मार्ग दिखाया है। इसलिए, वे de-आयनित पानी की 200 मिलीलीटर में ग्राफीन ऑक्साइड पाउडर के पच्चीस मिलीग्राम निलंबित कर दिया। सरगर्मी से वे एक inhomogeneous भूरे रंग के निलंबन प्राप्त की। जिसके परिणामस्वरूप निलंबन sonicated थे (30 मिनट, 1.3 × 105J), और (कम से 373 कश्मीर) ultrasonically इलाज किया ग्राफीन ऑक्साइड उत्पादन किया गया था सुखाने के बाद। एक एफटीआईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी से पता चला कि अल्ट्रासोनिक उपचार ग्राफीन ऑक्साइड का कार्य समूहों को नहीं बदला।

Ultrasonically ग्राफीन ऑक्साइड nanosheets exfoliated

अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा प्राप्त ग्राफीन प्राचीन नैनोशीट्स की एसईएम छवि (ओह एट अल।

ग्राफीन शीट के functionalization

जू और Suslick (2011) polystyrene क्रियाशील ग्रेफाइट की तैयारी के लिए एक सुविधाजनक एक कदम विधि का वर्णन। उनके अध्ययन में, वे बुनियादी कच्चे माल के रूप ग्रेफाइट के गुच्छे और स्टाइरीन इस्तेमाल किया। स्टाइरीन में ग्रेफाइट के गुच्छे (एक प्रतिक्रियाशील मोनोमर) sonicating करके, अल्ट्रासाउंड विकिरण एकल परत और कुछ परत ग्राफीन शीट में ग्रेफाइट के गुच्छे के mechanochemical छूटना में हुई। इसके साथ ही, polystyrene श्रृंखला के साथ ग्राफीन शीट के functionalization हासिल किया गया है।
functionalization का एक ही प्रक्रिया ग्राफीन के आधार पर कंपोजिट के लिए अन्य विनाइल मोनोमर के साथ किया जा सकता है।

उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटर निरंतर इनलाइन उत्पादन में प्राचीन ग्राफीन नैनोशीट्स के विश्वसनीय और अत्यधिक कुशल एक्सफोलिएशन हैं।

औद्योगिक इनलाइन ग्राफीन एक्सफोलिएशन के लिए औद्योगिक पावर अल्ट्रासाउंड सिस्टम।

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ग्राफीन Dispersions

ग्रैफेन और ग्रैफेन ऑक्साइड का फैलाव ग्रेड इसकी विशिष्ट विशेषताओं के साथ गैफेन की पूरी क्षमता का उपयोग करना बेहद महत्वपूर्ण है। यदि नियंत्रित परिस्थितियों में ग्रैफेन फैल नहीं जाता है, तो ग्रैफेन फैलाव की पॉलीडिस्परिटी अप्रत्याशित या गैर-व्यवहारिक व्यवहार का कारण बन सकती है जब इसे डिवाइस में शामिल किया जाता है क्योंकि ग्रैफेन के गुण इसके संरचनात्मक मानकों के एक समारोह के रूप में भिन्न होते हैं। Sonication interlayer बलों को कमजोर करने के लिए एक सिद्ध उपचार है और महत्वपूर्ण प्रसंस्करण मानकों के सटीक नियंत्रण के लिए अनुमति देता है।
"ग्राफीन ऑक्साइड (GO), जो आमतौर पर एकल परत शीट के रूप में exfoliated है के लिए, मुख्य polydispersity चुनौतियों में से एक गुच्छे के पार्श्व क्षेत्र में बदलाव से उत्पन्न होती है। यह दिखाया गया है कि गो की संकरी पार्श्व आकार ग्रेफाइट प्रारंभिक सामग्री और sonication की स्थिति बदलकर 20 सुक्ष्ममापी करने के लिए 400 एनएम से स्थानांतरित किया जा सकता। "(ग्रीन एट अल। 2010)
ग्राफीन के अल्ट्रासोनिक फैलाव के परिणामस्वरूप ठीक और यहां तक कि कोलाइडल स्लरीज विभिन्न अन्य अध्ययनों में प्रदर्शित किया गया है। (लियू एट अल 2011 / बेबी एट अल। 2011 / चोई एट अल।
झांग एट अल। (2010) से पता चला है कि ultrasonication के उपयोग द्वारा 1 मिलीग्राम की एक उच्च एकाग्रता के साथ एक स्थिर ग्राफीन फैलाव · एमएल -1 और अपेक्षाकृत शुद्ध ग्राफीन शीट हासिल कर रहे हैं, और के रूप में तैयार ग्राफीन शीट 712 एस के एक उच्च विद्युत चालकता प्रदर्शन · मीटर-1। फूरियर तब्दील अवरक्त स्पेक्ट्रा और रमन स्पेक्ट्रा परीक्षा के परिणाम संकेत दिया कि अल्ट्रासोनिक तैयारी विधि ग्राफीन की रासायनिक और क्रिस्टल संरचनाओं को कम नुकसान है।

ग्राफीन एक्सफोलिएशन के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर

औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर UIP4000hdT। उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक प्रणाली यूआईपी 4000एचडीटी का उपयोग ग्राफीन के निरंतर इनलाइन एक्सफोलिएशन के लिए किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन नैनो-शीट के उत्पादन के लिए, विश्वसनीय उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक उपकरण की आवश्यकता है। आयाम, दबाव और तापमान एक आवश्यक मापदंडों, जो प्रजनन क्षमता और लगातार उत्पाद की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण हैं । हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स’ अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर शक्तिशाली और सटीक नियंत्रणीय सिस्टम हैं, जो प्रक्रिया मापदंडों और निरंतर उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड आउटपुट की सटीक सेटिंग के लिए अनुमति देते हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिक्स औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 24/7 ऑपरेशन में 200 μm तक के आयाम आसानी से लगातार चलाए जा सकते हैं। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रॉड्स उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरण की मजबूती भारी ड्यूटी पर और मांग वाले वातावरण में 24/7 ऑपरेशन की अनुमति देती है।
हमारे ग्राहक Hielscher Ultrasonics प्रणालियों की उत्कृष्ट मजबूती और विश्वसनीयता से संतुष्ट हैं। भारी-शुल्क आवेदन, मांग वातावरण और 24/7 संचालन के क्षेत्र में स्थापना कुशल और किफायती प्रसंस्करण सुनिश्चित करती है। 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 अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

बैच वॉल्यूमप्रवाह की दरअनुशंसित उपकरणों
0.5 से 1.5 एमएलएन.ए.VialTweeter
1 से 500 एमएल10 से 200 मील / मिनटUP100H
10 से 2000 मील20 से 400 एमएल / मिनटUP200Ht, UP400St
0.1 से 20 एल0.2 से 4 एल / मिनटUIP2000hdT
10 से 100 एल2 से 10 एल / मिनटUIP4000hdT
एन.ए.10 से 100 एल / मिनटUIP16000
एन.ए.बड़ाके समूह UIP16000

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ग्राफीन एक्सफोलिएशन, प्रोटोकॉल और कीमतों के लिए अल्ट्रासोनिकेटर के बारे में अतिरिक्त जानकारी का अनुरोध करने के लिए कृपया नीचे दिए गए फॉर्म का उपयोग करें। हमें आपके साथ आपकी ग्राफीन उत्पादन प्रक्रिया पर चर्चा करने और आपको एक अल्ट्रासोनिक सिस्टम प्रदान करने में खुशी होगी जो आपकी आवश्यकताओं को पूरा करती है!









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कार्बन Nanoscrolls की तैयारी

कार्बन नैनोस्क्रोल बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब के समान हैं। एसटीटी के लिए अंतर खुली युक्तियां और अन्य अणुओं के लिए आंतरिक सतहों की पूर्ण पहुंच है। उन्हें पोटेशियम के साथ ग्रेफाइट को जोड़कर, पानी में एक्सफोलिएट करके और कोलाइडयन निलंबन को सोनिक करके गीले-रासायनिक रूप से संश्लेषित किया जा सकता है। (cf. Viculis et al. 2003) अल्ट्रासोनिकेशन कार्बन नैनोस्क्रोल में ग्राफीन मोनोलेयर के स्क्रॉलिंग में सहायता करता है (नीचे ग्राफिक देखें)। 80% की एक उच्च रूपांतरण दक्षता हासिल की गई है, जो वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए नैनोस्क्रोल के उत्पादन को दिलचस्प बनाती है।

कार्बन nanoscrolls की Ultrasonically सहायता प्रदान की संश्लेषण

कार्बन नैनोस्क्रोल का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण (विकुलिस एट अल।

Nanoribbons की तैयारी

हांग्जी दाई और स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के उनके सहयोगियों के शोध समूह ने नैनोरिबन्स तैयार करने के लिए एक तकनीक पाई। ग्रैफेन रिबन ग्रैफेन की पतली पट्टियां होती हैं जिनके पास गैफेन शीट की तुलना में और भी उपयोगी विशेषताएं हो सकती हैं। लगभग 10 एनएम या उससे कम की चौड़ाई पर, ग्रैफेन 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 नैनोरिबन्स का उपयोग करना दिलचस्प हो सकता है (उदाहरण के लिए छोटे, तेज़ कंप्यूटर चिप्स के लिए)।
दाई एट अल। दो कदम पर graphene nanoribbons ठिकानों की तैयारी: पहला, वे ग्रेफाइट से ग्राफीन की परतों 1000ºC की उष्मा उपचार से आर्गन गैस में 3% हाइड्रोजन में एक मिनट के लिए ढीला। फिर, ग्राफीन ultrasonication का उपयोग कर स्ट्रिप्स में टूट गया था। nanoribbons इस तकनीक के द्वारा प्राप्त ज्यादा की विशेषता 'चिकनी कर रहे हैं’ पारंपरिक lithographic माध्यम से किए गए उन लोगों की तुलना किनारों। (जिओ एट अल। 2009)

यहां पीडीएफ के रूप में पूरा लेख डाउनलोड करें:
ग्राफीन का अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त उत्पादन


जानने के योग्य तथ्य

ग्राफीन क्या है?

ग्राफीन - - कि नियमित रूप से खड़ी दिखती हैं ग्रेफाइट sp2-संकरित, hexagonally व्यवस्था की कार्बन परमाणुओं की दो आयामी शीट से बना है। ग्राफीन के परमाणु-पतली शीट, जो गैर संबंध बातचीत से ग्रेफाइट के रूप में, एक चरम बड़े सतह क्षेत्र की विशेषता है। ग्राफीन अपने बेसल स्तरों कि लगभग साथ पहुंचता है के साथ एक असाधारण शक्ति और दृढ़ता को दर्शाता है। 1020 GPa लगभग हीरे की शक्ति मान।
ग्राफीन, सहित ग्रेफाइट के अलावा, यह भी कार्बन नैनोट्यूब और फुलरीन कुछ एलोट्रोप्स की बुनियादी संरचनात्मक तत्व है। योज्य के रूप में प्रयोग किया जाता है, ग्राफीन नाटकीय रूप से बेहद कम लोडिंग पर बिजली, भौतिक, यांत्रिक, और बाधा बहुलक कंपोजिट के गुणों में वृद्धि कर सकते हैं। (जू, Suslick 2011)
इसकी गुणधर्मों से, ग्रैफेन उत्कृष्टता की एक सामग्री है और इस प्रकार उन उद्योगों के लिए वादा करता है जो कंपोजिट्स, कोटिंग्स या माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स का उत्पादन करते हैं। गीम (200 9) निम्नलिखित अनुच्छेद में संक्षेप में सुपरमटेरियल के रूप में graphene का वर्णन करता है:
"यह ब्रह्मांड में सबसे पतली सामग्री है और सबसे मजबूत कभी मापा गया है। इसके चार्ज वाहक विशाल आंतरिक गतिशीलता प्रदर्शित करते हैं, सबसे छोटा प्रभावी द्रव्यमान (यह शून्य है) और कमरे के तापमान पर बिखरने के बिना माइक्रोमीटर-लंबी दूरी की यात्रा कर सकते हैं। ग्रैफेन तांबे की तुलना में 6 गुना अधिक वर्तमान घनत्व को बनाए रख सकता है, रिकॉर्ड थर्मल चालकता और कठोरता दिखाता है, गैसों के लिए अभेद्य है और इस तरह के विरोधाभासी गुणों को विचित्रता और लचीलापन के रूप में सुलझाता है। ग्रैफेन में इलेक्ट्रॉन परिवहन को एक डिराक-समान समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है, जो एक बेंच-टॉप प्रयोग में सापेक्ष क्वांटम घटना 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 खड़ा है।

ग्राफीन के लिए संभावित अनुप्रयोग

जैविक अनुप्रयोग: अल्ट्रासोनिक ग्रेफेन तैयारी और इसके जैविक उपयोग के लिए एक उदाहरण पार्क एट अल द्वारा "सोनोकेमिकल कमी के माध्यम से ग्रैफेन-गोल्ड नैनोकोमोसाइट्स का संश्लेषण" अध्ययन में दिया गया है। (2011), जहां कम ग्रैफेन ऑक्साइड -गोल्ड (एयू) नैनोकणों से एक नैनोकोमोसाइट को एक साथ सोने के आयनों को कम करके और कम ग्रेफेन ऑक्साइड की सतह पर सोने के नैनोकणों को जमा करके संश्लेषित किया गया था। सोने के आयनों में कमी और कम ग्रेफेन ऑक्साइड पर सोने के नैनोकणों को एंकर करने के लिए ऑक्सीजन कार्यक्षमताओं की पीढ़ी को सुविधाजनक बनाने के लिए, अल्ट्रासाउंड विकिरण प्रतिक्रियाओं के मिश्रण पर लागू किया गया था। सोना-बाध्यकारी-पेप्टाइड-संशोधित जैव-अणुओं का उत्पादन गैफेन और ग्रैफेन कंपोजिट्स के अल्ट्रासोनिक विकिरण की संभावना 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 आरोप वाहकों के उच्च गतिशीलता करके, ग्राफीन उच्च आवृत्ति-प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में तेजी से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास के लिए उच्चतम ब्याज की है।
सेंसर: ultrasonically exfoliated graphene अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक conductometric सेंसर के उत्पादन (जिसका प्रतिरोध तेजी से बदल जाता है के लिए इस्तेमाल किया जा सकता >संतृप्त इथेनॉल वाष्प में 10 000%), और अत्यंत उच्च विशिष्ट समाई (120 एफ / छ), शक्ति घनत्व (105 किलोवाट / किग्रा), और ऊर्जा घनत्व (9.2 Wh / किग्रा) के साथ ultracapacitors। (एक एट अल। 2010)
शराब: शराब उत्पादन के लिए: एक पक्ष आवेदन शराब उत्पादन में ग्राफीन की उपयोग हो सकता है, वहाँ ग्राफीन झिल्ली शराब शुद्ध करने के लिए और इस तरह मादक पेय पदार्थों को मजबूत बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
सबसे मजबूत, सबसे विद्युत प्रवाहकीय और सबसे हल्का और सबसे लचीला सामग्री के रूप में, ग्राफीन सौर कोशिकाओं, कटैलिसीस, पारदर्शी और छोड़नेवाला प्रदर्शित करता है, micromechanical प्रतिध्वनिकारक, ट्रांजिस्टर, लिथियम हवा बैटरी में कैथोड के रूप में के लिए एक आशाजनक सामग्री, ultrasensitive रासायनिक डिटेक्टरों के लिए है , प्रवाहकीय कोटिंग्स के साथ ही यौगिकों में योज्य के रूप में इस्तेमाल करते हैं।

हाई पावर अल्ट्रासाउंड का कार्य सिद्धांत

उच्च तीव्रता पर तरल पदार्थों को सोनिकेट करते समय, तरल मीडिया में फैलने वाली ध्वनि तरंगों के परिणामस्वरूप आवृत्ति के आधार पर दरों के साथ बारी-बारी से उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (दुर्लभ) चक्र होते हैं। कम दबाव चक्र के दौरान, उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल में छोटे वैक्यूम बुलबुले या रिक्तियां 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 5,000 K) और दबाव (लगभग 2,000 atm) स्थानीय स्तर पर पहुंच जाते हैं। गुहिकायन बुलबुले के विस्फोट के परिणामस्वरूप 280 मीटर / सेकंड वेग तक तरल जेट भी होते हैं। (सुस्लिक 1998) अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न गुहिकायन रासायनिक और भौतिक प्रभाव का कारण बनता है, जिसे प्रक्रियाओं पर लागू किया जा सकता है।
कैविटेशन प्रेरित सोनोकैमिस्ट्री ऊर्जा और पदार्थ के बीच एक अनूठी बातचीत प्रदान करती है, जिसमें ~ 5000 K के बुलबुले के अंदर गर्म धब्बे, ~ 1000 बार का दबाव, >1010K रों-1; इन असाधारण परिस्थितियों के असामान्य सामग्री nanostructured की एक विस्तृत विविधता के संश्लेषण के लिए अनुमति देता है रासायनिक प्रतिक्रिया अंतरिक्ष सामान्य रूप से सुलभ नहीं, की एक श्रृंखला के लिए उपयोग की अनुमति है। (Bang 2010)

साहित्य/संदर्भ

  • 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.
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