Գրաֆենի նանոպլաստիկները սինթեզված և ցրված են զոնդ-ձայնացման միջոցով

Գրաֆենային նանոպլացետետները (GNPs) կարող են սինթեզվել և ցրվել բարձր արդյունավետությամբ և հուսալիությամբ՝ օգտագործելով sonicators: Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային աշխատանքն օգտագործվում է գրաֆիտի շերտազատման և մի քանի շերտով գրաֆեն ստանալու համար, որը հաճախ կոչվում է գրաֆենի նանոպլաստիկ: Sonication-ը նաև գերազանցում է գրաֆենի նանոպլաստիտների գերազանց բաշխումը ինչպես ցածր, այնպես էլ բարձր մածուցիկ կախոցներում:

Գրաֆենի նանոպլաստետների վերամշակում – Գերազանց արդյունքներ Sonication-ով

Գրաֆենի նանոպլաստետների մշակման համար զոնդային տիպի ձայնային սարքերը ամենաարդյունավետ, հուսալի և հեշտ օգտագործման գործիքն են: Քանի որ ուլտրաձայնային աշխատանքը կարող է կիրառվել գրաֆենի նանոպլացետետների սինթեզի, ցրման և ֆունկցիոնալացման համար, ձայնային սարքերն օգտագործվում են գրաֆենի հետ կապված բազմաթիվ ծրագրերի համար.

• Պիլինգ և սինթեզ Զոնդի տիպի sonicators օգտագործվում են գրաֆիտի շերտազատման համար մի քանի շերտ գրաֆենի կամ գրաֆենի նանոպլացետետների մեջ: Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային աշխատանքը խաթարում է միջշերտային ուժերը և գրաֆիտը բաժանում է գրաֆենի ավելի փոքր, առանձին թերթերի:
• Ցրվածություն: Հեղուկ միջավայրում գրաֆենի նանոպլացետիտների միասնական ցրման հասնելը կարևոր է գրաֆենի հետ կապված բոլոր կիրառությունների համար: Զոնդի տիպի sonicators-ը կարող է հավասարաչափ ցրել նանոպլաստիկները հեղուկի մեջ՝ կանխելով ագլոմերացիան և ապահովելով կայուն կասեցում:
• Ֆունկցիոնալացում: Sonication-ը հեշտացնում է գրաֆենի նանոպլացետետների ֆունկցիոնալացումը՝ նպաստելով դրանց մակերեսին ֆունկցիոնալ խմբերի կամ մոլեկուլների կցմանը: Այս ֆունկցիոնալացումը մեծացնում է դրանց համատեղելիությունը կոնկրետ պոլիմերների կամ նյութերի հետ:

Գրաֆենի նանոպլատլետների սինթեզը Sonication-ի միջոցով

Գրաֆենի նանոպլաստիկները կարող են սինթեզվել ուլտրաձայնային օգնությամբ գրաֆիտի շերտազատման միջոցով: Հետևաբար, գրաֆիտի կախոցը sonicated է, օգտագործելով զոնդի տիպի ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր: Այս ընթացակարգը փորձարկվել է շատ ցածր (օրինակ՝ 4 wt% կամ ավելի ցածր) մինչև բարձր պինդ (օրինակ՝ 10 wt% կամ ավելի բարձր) կոնցենտրացիաների դեպքում:
 
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.

Ստացված գրաֆենի նանոթերթերի բարձր լուծաչափի հաղորդման էլեկտրոնային մանրադիտակի պատկերներՈւլտրաձայնային օգնությամբ ջրային փուլային ցրման և Hummer մեթոդի միջոցով:(Ուսումնական և գրաֆիկական. Ղանեմ և Ռեհիմ, 2018)

Ո՞րն է տարբերությունը գրաֆենի թիթեղների և նանոպլաստիկ թիթեղների միջև:

Գրաֆենի թիթեղները և գրաֆենի նանոպլաստիկները երկուսն էլ նանոնյութեր են, որոնք կազմված են գրաֆենից, որը ածխածնի ատոմների մեկ շերտ է, որը դասավորված է վեցանկյուն վանդակի մեջ: Երբեմն գրաֆենի թիթեղները և գրաֆենի նանոպլաստիկները օգտագործվում են որպես փոխարինելի տերմիններ: Բայց գիտականորեն, այս գրաֆենի նանոնյութերի միջև կան մի քանի տարբերություններ. Գրաֆենի թիթեղները բաղկացած են ածխածնի ատոմների մեկ շերտից և բացառապես բարակ են, մինչդեռ գրաֆենի նանոպլաստիկները ավելի հաստ են և կազմված են գրաֆենի մի քանի շերտավորված շերտերից։ Այս կառուցվածքային տարբերությունները կարող են ազդել դրանց հատկությունների և հատուկ կիրառությունների համար համապատասխանության վրա: Զոնդի տիպի sonicators-ի օգտագործումը շատ արդյունավետ և արդյունավետ տեխնիկա է գրաֆենի միաշերտ գրաֆենի թիթեղները, ինչպես նաև մի քանի շերտով շարված գրաֆենի նանոպլաստիկները սինթեզելու, ցրելու և ֆունկցիոնալացնելու համար:

Գրաֆենային նանոպլացետիտների ուլտրաձայնային սինթեզը պատկերող գրաֆիկա՝ օգտագործելով UP100H sonicator(Ուսումնական և գրաֆիկական. Ղանեմ և Ռեհիմ, 2018)

Գրաֆենի նանոպլաստիկների ցրումը` օգտագործելով Sonication

Գրաֆենի նանոպլացետետների (GNPs) միասնական ցրումը շատ կարևոր է տարբեր կիրառություններում, քանի որ այն ուղղակիորեն ազդում է ստացված նյութերի կամ արտադրանքի հատկությունների և կատարողականի վրա: Հետևաբար, ձայնային սարքերը տեղադրվում են գրաֆենի նանոպլացետիտների ցրման համար տարբեր ոլորտներում: Ուլտրաձայնային էներգիայի օգտագործման ակնառու օրինակներ են հետևյալ ոլորտները.
 

• Նանո-կոմպոզիտներ. Գրաֆենային նանոպլաստիկները կարող են ներառվել տարբեր նանոկոմպոզիտային նյութերի մեջ, ինչպիսիք են պոլիմերները՝ բարելավելու դրանց մեխանիկական, էլեկտրական և ջերմային հատկությունները: Զոնդի տիպի sonicators-ը օգնում է միատեսակ ցրելու նանոպլաստիկները պոլիմերային մատրիցայում, ինչը հանգեցնում է նյութի բարելավմանը:
• Էլեկտրոդներ և մարտկոցներ. Գրաֆենային նանոպլաստիկները օգտագործվում են մարտկոցների և գերկոնդենսատորների համար բարձր արդյունավետության էլեկտրոդների ստեղծման համար: Sonication-ը օգնում է ստեղծել լավ ցրված գրաֆենի վրա հիմնված էլեկտրոդային նյութեր՝ մեծացած մակերեսով, ինչը բարելավում է էներգիայի պահպանման հնարավորությունները:
• Կատալիզ: Sonication-ը կարող է օգտագործվել գրաֆենի նանոպլացետետների հիման վրա կատալիտիկ նյութեր պատրաստելու համար: Գրաֆենի մակերեսի վրա կատալիտիկ նանոմասնիկների միատեսակ ցրումը կարող է ուժեղացնել կատալիտիկ ակտիվությունը տարբեր ռեակցիաներում:
• Սենսորներ: Գրաֆենային նանոպլացետետները կարող են օգտագործվել տարբեր կիրառությունների համար սենսորների արտադրության մեջ, ներառյալ գազի զգայությունը, կենսազգայունությունը և շրջակա միջավայրի մոնիտորինգը: Sonication-ը ապահովում է նանոթրոմբոցիտների միատարր բաշխումը սենսորային նյութերում, ինչը հանգեցնում է զգայունության և կատարողականի բարելավմանը:
• Ծածկույթներ և ֆիլմեր. Զոնդի տիպի ձայնային սարքերն օգտագործվում են գրաֆենի նանոպլաստիկ թաղանթների վրա հիմնված ծածկույթների և թաղանթների պատրաստման համար՝ էլեկտրոնիկայի, օդատիեզերական և պաշտպանիչ ծածկույթների կիրառման համար: Միատեսակ ցրումը և սուբստրատներին պատշաճ կպչունությունը կարևոր նշանակություն ունեն այս կիրառությունների համար:
• Կենսաբժշկական կիրառություններ. Կենսաբժշկական կիրառություններում գրաֆենի նանոպլաստիկները կարող են օգտագործվել դեղերի առաքման, պատկերների և հյուսվածքների ճարտարագիտության համար: Sonication-ը օգնում է գրաֆենի վրա հիմնված նանոմասնիկների և կոմպոզիտների պատրաստմանը, որոնք օգտագործվում են այս ծրագրերում:

SEM պատկերներ գրաֆենի նանոպլաստիկներով (b) X3000 և (c) X8000-ում(Ուսումնասիրություն և պատկերներ. ©Alizadeh et al., 2018)

Գիտության կողմից ապացուցված արդյունքներ ուլտրաձայնային գրաֆենի նանոպլաստիկ դիսպերսիայի համար

Գիտնականները բազմաթիվ հետազոտություններում օգտագործել են Hielscher sonicators գրաֆենի նանոպլացետետների սինթեզի և ցրման համար և եռանդուն կերպով ստուգել են ուլտրաձայնային ազդեցության ազդեցությունը: Ստորև կարող եք գտնել մի քանի օրինակներ գրաֆենի նանոպլաստիկ թիթեղների հաջող խառնման համար տարբեր խառնուրդների մեջ, ինչպիսիք են ջրային խառնուրդները, արտանետվող խեժերը կամ շաղախը:
 
Գրաֆենի նանոպլացետետների հուսալի, արագ միասնական ցրման ընդհանուր ընթացակարգը հետևյալն է.
Դիսպերսիայի համար գրաֆենի նանոպլաստիկները հնչյունավորվել են մաքուր ացետոնի մեջ՝ օգտագործելով Hielscher ուլտրաձայնային խառնիչ UP400S գրեթե մեկ ժամ, որպեսզի կանխեն գրաֆենի թիթեղների ագլոմերացումը: Գոլորշիացման միջոցով ացետոնն ամբողջությամբ հեռացվել է: Այնուհետև գրաֆենային նանոպլաստիկները ավելացվել են էպոքսիդային համակարգի 1 wt%-ով և 15 րոպե տեւողությամբ էպոքսիդային խեժում 90 Վտ հզորությամբ ձայնագրվել:
(տես Cakir et al., 2016)
 
Մեկ այլ հետազոտություն ուսումնասիրում է իոնային հեղուկի վրա հիմնված նանոհեղուկների (ionanofluids) ամրապնդումը` ավելացնելով գրաֆենի նանոպլաստիկները: Գերազանց ցրման համար գրաֆենի նանոպլաստիկ թիթեղների, իոնային հեղուկի և նատրիումի դոդեցիլ բենզոլ սուլֆոնատի խառնուրդը համասեռացվեց՝ օգտագործելով Hielscher զոնդի տիպի UP200S sonicator-ը մոտ 90 րոպե:
(տես Ալիզադեն և այլք, 2018)

 
Տրագազիկիսը և այլք։ (2019) զեկուցել գրաֆենի նանոպլացետետների արդյունավետ ընդգրկման մասին շաղախի մեջ: Հետևաբար, գրաֆենի ջրային կախոցները արտադրվել են նանոպլաստիկ թիթեղների ավելացման միջոցով՝ ստացված նյութերում ցանկալի թիրախային պարունակությամբ պարունակվող կշիռներով, սովորական ծորակի ջրի և պլաստիկացնողի խառնուրդներում և 2 րոպե մագնիսական խառնելով: Կախոցները միատարրացվել են ուլտրաձայնային 90 րոպե սենյակային ջերմաստիճանում, օգտագործելով Hielscher UP400S սարքը (Hielscher Ultrasonics GmbH), որը հագեցած է 22 մմ-սոնոտրոդով, որն ապահովում է 4500 Ջ/րոպե հզորության թողունակություն 24 կՀց հաճախականությամբ: Էներգիայի արագության և հնչյունավորման տևողության հատուկ համադրությունը հաստատվել է որպես օպտիմալ՝ կասեցման որակի ուլտրաձայնային պարամետրերի ազդեցության մանրակրկիտ ուսումնասիրությունից հետո:
(տես Տրագազիկիս և այլք, 2019)
 
Զայնալը և այլք: (2018թ.) իրենց հետազոտության մեջ նշում են, որ պատշաճ ցրման տեխնիկան, ինչպիսին է հնչյունավորումը, ապահովում է, որ նանոնյութերը, ինչպիսիք են գրաֆենի նանոպլաստիկները, կարող են բարելավել լցավորող նյութերի հատկությունները: Դա պայմանավորված է նրանով, որ դիսպերսիան ամենակարևոր գործոններից մեկն է այնպիսի բարձրորակ նանոկոմպոզիտների արտադրության համար, ինչպիսին է էպոքսիդային քսուքը:

Բարձր կատարողականությամբ Sonicators գրաֆենի նանոպլաստետների մշակման համար

Hielscher Ultrasonics-ը շուկայի առաջատարն է, երբ խոսքը վերաբերում է նանոնյութերի վերամշակման բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերին: Hielscher զոնդային տիպի sonicators օգտագործվում են ամբողջ աշխարհում լաբորատորիաներում և արդյունաբերական միջավայրերում տարբեր ծրագրերի համար, ներառյալ գրաֆենի նանոպլաստիկները մշակելու համար:
Ժամանակակից տեխնոլոգիաները, գերմանական արհեստագործությունն ու ճարտարագիտությունը, ինչպես նաև երկարամյա տեխնիկական փորձը դարձնում են Hielscher Ultrasonics-ը ձեր նախընտրելի գործընկերը ուլտրաձայնային հաջող կիրառման համար:

Դիզայն, արտադրություն և խորհրդատվություն – Որակյալ Արտադրված է Գերմանիայում

Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են իրենց բարձր որակի և դիզայնի չափանիշներով: Հզորությունը և հեշտ շահագործումը թույլ են տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի սահուն ինտեգրումը արդյունաբերական օբյեկտներում: Կոպիտ պայմանները և պահանջկոտ միջավայրերը հեշտությամբ կառավարվում են Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի կողմից:

Hielscher Ultrasonics-ը ISO սերտիֆիկացված ընկերություն է և հատուկ շեշտադրում է կատարում բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերի վրա, որոնք բնութագրվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներով և օգտագործողների համար հարմարավետությամբ: Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են ԵԽ-ին և համապատասխանում են UL, CSA և RoH-ների պահանջներին:

Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.