Hielscher Ultrasonics
Bit će nam drago razgovarati o vašem procesu.
Nazovite nas: +49 3328 437-420
Pošaljite nam e-mail: info@hielscher.com

Ultrazvučno ljuštenje grafena koji se može raspršiti u vodi

  • Jednoslojni i dvoslojni grafenski nanoploče mogu se brzo proizvesti ultrazvučnim pilingom uz visoku propusnost i po niskoj cijeni.
  • Ultrazvučno oljušteni grafen može se funkcionalizirati biopolimerima kako bi se dobio grafen koji se može raspršiti u vodi.
  • Ultrazvučnom kavitacijom sintetizirani grafen može se dalje preraditi u stabilnu disperziju na bazi vode.

Ultrazvučni piling visokokvalitetnog grafena

Ultrasonication je pouzdana metoda za proizvodnju slojeva grafena (jedno-, dvo- i nekoliko slojeva grafena) od grafitnih pahuljica ili čestica. Dok su druge uobičajene tehnike eksfolijacije kao što su mlinovi s kuglicama i valjcima ili mikseri s velikim smicanjem povezane s niskom kvalitetom i upotrebom agresivnih reagensa i otapala, ultrazvučna metoda eksfolijacije uvjerava visokokvalitetnim rezultatom, visokim kapacitetom procesa i blagim uvjetima obrade.
Ultrazvučna kavitacija stvara intenzivne sile smicanja, koje odvajaju naslagane grafitne slojeve u jedno-, dvo- i nekoliko slojeva grafena bez nedostataka.

Grafenske ploče koje se mogu raspršiti u vodi ultrazvukom

Sonikacija pomoću ultrazvučne sonde učinkovita je metoda za ljuštenje jednoslojnih grafenskih nanoploča i njihovu ravnomjernu disperziju. Ultrazvučna funkcionalizacija omogućuje proizvodnju grafena koji se može raspršiti u vodi.Ultrasonication je učinkovit postupak s ponovljivim rezultatima za raspetljavanje ugljikovih nanocijevi u vodi ili organskim otapalima.[/caption]U normalnim uvjetima, grafen se teško raspršuje u vodi i stvara agregate i aglomerate kada se rasprši u vodenom mediju. Budući da vodeni sustavi imaju značajne prednosti jer su jeftini, netoksični, ekološki prihvatljivi, grafenski sustavi na bazi vode vrlo su privlačni proizvođačima grafena i daljnjoj industriji.
Kako bi se dobile grafenske nanoploče koje se mogu raspršiti u vodi, ultrazvučno oljušteni grafen se modificira polisaharidima/biopolimerima kao što su pululan, kitozan, alginat, želatina ili guma arabika.

Prednosti:

  • visokokvalitetni grafen
  • visok prinos
  • disperzija na bazi vode
  • visoka koncentracija
  • visoka efikasnost
  • brz proces
  • niska cijena
  • Visoka propusnost
  • ekološki prihvatljivo

Zahtjev za informacije




Imajte na umu naše politika privatnosti.




7kW ultrazvučni disperzni sustav za inline proizvodnju grafena (kliknite za povećanje!)

Ultrazvučni reaktor s ultrazvučnim uređajima tipa sonde za eksfolijaciju grafena u industrijskim razmjerima

Protokol izravnog pilinga grafita pomoću ultrazvuka

Neionski pululan i anionski alginat (1,0 g) odvojeno su otopljeni u 20 ml destilirane vode, dok je kationski kitozan (0,4 g) otopljen u 20 ml destilirane vode s 1 mas.% octene kiseline. Grafitni prah je raspršen u vodenim otopinama biopolimera i tretiran ultrazvučnim uređajem tipa sonde UP200S (maksimalna snaga 200 W, frekvencija 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, Njemačka) opremljenim titanskom sonotrodom (mikro vrh S3, promjer vrha 3 mm, maksimalna amplituda 210 µm, gustoća akustične snage ili površinski intenzitet 460 W cm-2) pod sljedećim uvjetima: 0,5 ciklusa i 50% amplitude, u razdoblju od 10, 20, 30, odnosno 60 min. Najbolji rezultati postignuti su pri 30-minutnoj sonikaciji. Sonikacija je primijenjena pri snazi od 16,25 W tijekom 30 minuta, uz potrošnju energije (izlazna energija po jedinici volumena) od 731 Ws ml-1.
Nakon toga, smjese su centrifugirane na 1500 okretaja u minuti tijekom 60 minuta kako bi se uklonile čestice grafita bez ljuštenja, a zatim isprane 5 puta i ponovno centrifugirane na 5000 okretaja u minuti tijekom 20 minuta kako bi se uklonio višak biopolimera. Dobivene tamnosive otopine osušene su u vakuumu na 40ºC dok nije došlo do gubitka mase. Rezultirajući polimer-grafenski prahovi ponovno su dispergirani u vodi (1 mg ml-1 za pululan i hitozan; 0,18 mg ml-1 za alginat) za karakterizaciju. Grafenske ploče dobivene ultrazvukom potpomognutim pululanom, alginatom i hitozanom označene su kao pull-G, alg-G i chit-G.
Od tri sustava, pululan i kitozan bili su učinkovitiji u eksfolijaciji grafita od alginata. Ova metoda je dala ljuštene jedno-, dvo- i višeslojne grafenske ploče sa samo malim bočnim (rubovima) defektima. Adsorpcija biopolimera na površini grafena omogućuje dugotrajnu stabilnost (više od 6 mjeseci) vodene disperzije.
(usp. Unalan et al. 2015.)

Ultrazvučni piling grafena u vodi

Slijed velike brzine (od a do f) okvira koji ilustriraju sono-mehaničko ljuštenje grafitne pahuljice u vodi koristeći UP200S, ultrazvučni uređaj od 200 W sa sonotrodom od 3 mm. Strelice pokazuju mjesto rascjepa (eksfolijacije) s kavitacijskim mjehurićima koji prodiru kroz rascjep.(studija i slike: © Tyurnina et al. 2020

Istraživanje Unalana i sur. 2015 daje izvrsne rezultate za ultrazvučnu pripremu grafenskih nanoploča koje se mogu raspršiti u vodi. Za ultrazvučni piling korištena je Hielscher UP200S sonda-ultrasonikator. www.hielscher.com

TEM slike pull-G za: (a) 10 min; (b) 20 min; (c) 30 min; (d) 60 min; (e) chit-G 30 min; (f) alg-G 30 min. (Unalan i dr. 2015.)

Ultrazvučni uređaji za eksfolijaciju grafena

Industrijski ultrasonicator UIP6000hdT isporučuje 6000 watta ultrazvuka visokog intenziteta putem sonde (sonotrode) za aplikacije homogenizacije, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije.Hielscher ultrazvučni procesori velike snage koriste se diljem svijeta za uspješno ljuštenje i raspršivanje grafita i grafena. Naši ultrazvučni raspršivači dostupni su od laboratorijskih i stolnih do potpunih industrijskih proizvodnih jedinica. Osim robusnosti, rada 24/7 i niskog održavanja, Hielscher ultrasonicators uvjeravaju visokom jednostavnošću obrade i linearnom skalabilnošću.
Procesi se mogu lako testirati i optimizirati u laboratoriju. Nakon toga, svi rezultati procesa mogu se skalirati potpuno linearno na razinu komercijalne proizvodnje. Zbog toga je sonikacija djelotvorna i djelotvorna metoda proizvodnje velike količine visokokvalitetnih ploča od grafena.
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Odgovarajući ultrazvučni reaktori osiguravaju mogućnost pouzdane i sigurne masovne proizvodnje visokokvalitetnih grafenskih nanoploča kao i stabilnih disperzija nanoploča.

The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Volumen serije Protok Preporučeni uređaji
10 do 2000 ml 20 do 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L/min UIP4000
na 10 do 100L/min UIP16000
na veći klaster od UIP16000

Kontaktirajte nas!? Pitajte nas!

Pitajte za više informacija

Upotrijebite obrazac u nastavku kako biste zatražili dodatne informacije o ultrazvučnim raspršivačima za eksfolijaciju nanoploča, primjenama vezanim uz grafen, tehničkim detaljima i cijenama. Bit će nam drago razgovarati s vama o procesu proizvodnje grafena i ponuditi vam ultrazvučni uređaj koji ispunjava vaše zahtjeve!









Imajte na umu naše politika privatnosti.




Intenzivna ultrazvučna obrada pomoću ultrazvučne sonde (sonotrode) vrlo je učinkovita metoda za odstranjivanje i ljuštenje grafenskih nano-ploča.

Mehanizam ultrazvučnog ljuštenja 2D nanoploča.(studija i grafički prikaz: Tyurnina et al., 2020.)



Činjenice koje vrijedi znati

grafen

Grafenski list Grafen je monosloj sp2-vezani atomi ugljika. Grafen nudi jedinstvene karakteristike materijala kao što je izvanredno velika specifična površina (2620 m2g-1), superior mechanical properties with a Young’s modulus of 1 TPa and an intrinsic strength of 130 GPa, an extremely high electronic conductivity (room-temperature electron mobility of 2.5 × 105 cm2 V-1s-1), vrlo visoka toplinska vodljivost (iznad 3000 W m K-1), da imenujemo najvažnija svojstva. Zbog svojih vrhunskih svojstava materijala, grafen se intenzivno koristi u razvoju i proizvodnji baterija visokih performansi, gorivih ćelija, solarnih ćelija, superkondenzatora, spremnika vodika, elektromagnetskih štitova i elektroničkih uređaja. Nadalje, grafen je ugrađen u mnoge nanokompozite i kompozitne materijale kao aditiv za pojačanje, npr. u polimerima, keramici i metalnim matricama. Zbog svoje visoke vodljivosti, grafen je važna komponenta vodljivih boja i tinti.
Brzo i sigurno ultrazvučna priprema grafena bez defekata u velikim količinama uz niske troškove omogućuje širenje primjene grafena na sve više industrija.

Literatura/Reference


Ultrazvuk visokih performansi! Hielscherov asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.

Bit će nam drago razgovarati o vašem procesu.

Let's get in contact.