Grafen nanotrombociti (GNP) mogu se sintetizirati i raspršiti s visokom učinkovitošću i pouzdanošću pomoću sonikatora. Ultrazvuka visokog intenziteta koristi se za piling grafita i dobivanje nekoliko slojeva grafena, koji se često nazivaju grafen nanotrombociti. Sonication se također ističe u postizanju izvrsne distribucije nanotrombocita grafena u niskim i vrlo viskoznim suspenzijama.

Obrada grafen nanotrombocita – Vrhunski rezultati uz ultrazvukom

Za obradu grafen nanotrombocita, sonda tipa sonda sonikatori su najučinkovitiji, pouzdani i jednostavan za korištenje alat. Budući da se ultrazvuka može primijeniti za sintezu, disperziju i funkcionalizaciju grafenskih nanotrombocita, sonikatori se koriste za brojne primjene povezane s grafenom:

• Piling i sinteza Sonikatori tipa sonde koriste se za piling grafita u nekoliko slojeva grafen ili grafen nanotrombocita. Ultrazvuka visokog intenziteta ometa međuslojne sile i razgrađuje grafit na manje, pojedinačne listove grafena.
• Disperzija: Postizanje ujednačene disperzije nanotrombocita grafena u tekućem mediju ključno je za sve primjene povezane s grafenom. Sonikatori tipa sonde mogu ravnomjerno raspršiti nanotrombocite po tekućini, sprječavajući aglomeraciju i osiguravajući stabilnu suspenziju.
• Funkcionalizacija: Sonikacija olakšava funkcionalizaciju grafenskih nanotrombocita promicanjem pričvršćivanja funkcionalnih skupina ili molekula na njihove površine. Ova funkcionalizacija poboljšava njihovu kompatibilnost s određenim polimerima ili materijalima.

Sinteza grafen nanotrombocita putem ultrazvukom

Grafen nanotrombociti mogu se sintetizirati ultrazvučno potpomognutim grafitnim pilingom. Stoga, grafitna suspenzija je ultrazvukom pomoću sonde tipa ultrazvučni homogenizator. Ovaj je postupak ispitan s vrlo niskim (npr. 4wt% ili nižim) do visokim krutim (npr. 10wt% ili višim) koncentracijama.
 
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.

Dobiveni elektronski mikroskop visoke rezolucije slike grafenskih nanosheeta
putem ultrazvučno potpomognute disperzije vodene faze i Hummer metode.
(Studija i grafika: Ghanem i Rehim, 2018.)

Koja je razlika između grafenskih listova i nanotrombocita?

Grafenski listovi i grafenski nanotrombociti su nanomaterijali sastavljeni od grafena, koji je jedan sloj ugljikovih atoma raspoređenih u šesterokutnu rešetku. Ponekad se grafenski listovi i grafenski nanotrombociti koriste kao zamjenjivi pojmovi. Ali znanstveno, postoji nekoliko razlika između ovih grafenskih nanomaterijala: Primarna razlika između grafenskih listova i grafenskih nanotrombocita leži u njihovoj strukturi i debljini. Grafenski listovi sastoje se od jednog sloja ugljikovih atoma i iznimno su tanki, dok su grafenski nanotrombociti deblji i sastoje se od više složenih slojeva grafena. Te strukturne razlike mogu utjecati na njihova svojstva i prikladnost za određene primjene. Korištenje sonda tipa sonda je vrlo učinkovita i učinkovita tehnika za sintezu, raspršivanje, i funkcionalizaciju grafen jednoslojnih grafen listova, kao i nekoliko slojeva složenih grafen nanotrombocita.

Grafička vizualizacija ultrazvučne sinteze grafen nanotrombocita pomoću sonicator UP100H
(Studija i grafika: Ghanem i Rehim, 2018.)

Disperzija grafenskih nanotrombocita pomoću ultrazvukom

Ujednačena disperzija grafenskih nanotrombocita ključna je u različitim primjenama jer izravno utječe na svojstva i učinkovitost dobivenih materijala ili proizvoda. Stoga su sonicators instalirani za grafen nanotrombocitne disperzije u različitim industrijama. Sljedeće industrije istaknuti su primjeri za uporabu ultrazvuka snage:
 

• Nano-kompoziti: Grafenske nanotrombocite mogu se ugraditi u različite nanokompozitne materijale, kao što su polimeri, kako bi se poboljšala njihova mehanička, električna i toplinska svojstva. Sonikatori tipa sonde pomažu u ravnomjernom raspršivanju nanotrombocita unutar polimerne matrice, što rezultira poboljšanim performansama materijala.
• Elektrode i baterije: Grafenske nanotrombocite koriste se u razvoju elektroda visokih performansi za baterije i superkapacitore. Sonikacija pomaže u stvaranju dobro raspršenih materijala elektroda na bazi grafena s povećanom površinom, što poboljšava mogućnosti skladištenja energije.
• Kataliza: Sonikacija se može koristiti za pripremu katalitičkih materijala na bazi grafenskih nanotrombocita. Ravnomjerna disperzija katalitičkih nanočestica na površini grafena može pojačati katalitičku aktivnost u različitim reakcijama.
• Senzori: Grafenske nanotrombocite mogu se koristiti u izradi senzora za različite primjene, uključujući otkrivanje plina, biosensing i praćenje okoliša. Sonikacija osigurava homogenu raspodjelu nanotrombocita u materijalima senzora, što dovodi do poboljšane osjetljivosti i performansi.
• Premazi i filmovi: Sonikatori tipa sonde koriste se za pripremu premaza i filmova na bazi nanotrombocita grafena za primjenu u elektronici, zrakoplovstvu i zaštitnim premazima. Ravnomjerna disperzija i pravilno prianjanje na podloge ključni su za ove primjene.
• Biomedicinske primjene: U biomedicinskim primjenama, nanotrombociti grafena mogu se koristiti za isporuku lijekova, snimanje i inženjering tkiva. Sonikacija pomaže u pripremi nanočestica na bazi grafena i kompozita koji se koriste u tim primjenama.

SEM slike grafenskih nanotrombocita na (b) X3000 i (c) X8000
(Studija i slike: ©Alizadeh i sur., 2018)

Znanstveno dokazani rezultati za ultrazvučne disperzije nanotrombocita grafena

Znanstvenici su koristili Hielscher sonicators za sintezu i disperziju grafen nanotrombocita u brojnim studijama i snažno testirali učinke ultrazvuka. U nastavku možete pronaći nekoliko primjera za uspješno miješanje grafenskih nanotrombocita u različite smjese kao što su vodene kaše, ekspoy smole ili mort.
 
Uobičajeni postupak za pouzdanu, brzu ravnomjernu disperziju grafenskih nanotrombocita je sljedeći postupak:
Za disperziju, grafen nanotrombociti su ultrazvukom unutar čistog acetona pomoću Hielscher ultrazvučni mikser UP400S za gotovo jedan sat kako bi se spriječilo aglomeracije grafen listova. Aceton je potpuno uklonjen isparavanjem. Zatim su grafenski nanotrombociti dodani na 1 wt % epoksidnog sustava i ultrazvukom su u epoksidnoj smoli na 90W tijekom 15 minuta.
(usp. Cakir i sur., 2016.)
 
Druga studija istražuje jačanje nanofluida na bazi ionske tekućine (ionanofluida) dodavanjem nanotrombocita grafena. Za vrhunsku disperziju, mješavina grafen nanotrombocita, ionske tekućine i natrijevog dodecil benzen sulfonata homogenizirana je pomoću Hielscher sonde tipa UP200S oko 90 min.
(usp. Alizadeh i sur., 2018.)

 
(2019) izvješćuje o učinkovitoj ugradnji grafenskih nanotrombocita u mort. Stoga su vodene suspenzije grafena proizvedene dodavanjem nanotrombocita - pri utezima upisanim poželjnim ciljnim sadržajem u dobivenim materijalima - u mješavinama obične vode iz slavine i plastifikatora te naknadnim magnetskim miješanjem 2 minute. Suspenzije su homogenizirane ultrazvukom 90 minuta na sobnoj temperaturi, koristeći Hielscher UP400S uređaj (Hielscher Ultrasonics GmbH) opremljen sonotrodom od 22 mm koji isporučuje propusnost snage od 4500 J / min na frekvenciji od 24 kHz. Specifična kombinacija brzine energije i trajanja ultrazvukom utvrđena je kao optimalna nakon pedantnog istraživanja učinka ultrazvučnih parametara kvalitete suspenzije.
(usp. Tragazikis i sur., 2019.)
 
(2018) navode u svom istraživanju da pravilna tehnika disperzije kao što je ultrazvukom osigurava da nanomaterijali kao što su grafen nanoplateti mogu poboljšati svojstva materijala za ispunu. To je zbog činjenice da je disperzija jedan od najvažnijih čimbenika za proizvodnju visokokvalitetnih nanokompozita kao što je epoksidna fugiranje.

Sonicatori visokih performansi za obradu grafenskih nanotrombocita

Hielscher Ultrasonics je tržišni lider kada je u pitanju ultrasonicators visokih performansi za nanomaterijalnu obradu. Hielscher sonda tipa sonicators koriste se širom svijeta u laboratorijima i industrijskim okruženjima za različite primjene, uključujući obradu grafen nanotrombocita.
Najsuvremenija tehnologija, njemačka izrada i inženjering, kao i dugogodišnje tehničko iskustvo čine Hielscher Ultrasonics vašim preferiranim partnerom za uspješnu ultrazvučnu primjenu.

Dizajn, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta proizvedena u Njemačkoj

Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrasonicators u industrijske objekte. Grubim uvjetima i zahtjevnim okruženjima lako se bave Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je tvrtka s ISO certifikatom i poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i prilagođenošću korisnicima. Naravno, Hielscher ultrasonicators su CE sukladni i zadovoljavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: