Արդյունաբերական մասշտաբով միաշերտ գրաֆենի ստացում՝ ուլտրաձայնային շերտազատմամբ
Գրաֆենը դարձել է ժամանակակից գիտության ամենահետաքրքիր նյութերից մեկը – և հիմնավոր պատճառներով։ Այն պարզապես «ածխածնային ևս մեկ նյութ» չէ։ Գրաֆենը ածխածնի մեկ ատոմային շերտ է՝ դասավորված կատարելապես կանոնավոր մեղրաբջջային ցանցում, և այս թվացյալ պարզ կառուցվածքն ապահովում է հատկությունների զարմանալի համադրություն, որին քիչ նյութեր կարող են համեմատվել։
Մարտահրավերը միշտ նույնն է. ինչպե՞ս արդյունավետորեն, կայուն որակով և արդյունաբերական քանակներով արտադրել բարձրորակ միաշերտ գրաֆեն։
Հենց այստեղ բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային շերտազատումը – հատկապես Hielscher ընկերության զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքերով – առաջարկում է գործնական լուծում, որի մասշտաբը կարելի է մեծացնել։
Խնդիրը. միաշերտ գրաֆենի արտադրություն մեծ մասշտաբով
Գրաֆենը բնականորեն առկա է գրաֆիտի ներսում, որտեղ գրաֆենի միլիոնավոր շերտեր խիտ դասավորված են միմյանց վրա։ Այս շերտերը պահվում են ուժեղ միջշերտային ուժերով (վան դեր Վաալսի փոխազդեցություններ), ինչը դժվարացնում է դրանց մաքուր տարանջատումը։
Նպատակը հստակ է.
- Միաշերտ գրաֆենի բարձր ելք
- Գրաֆենի ցանցի նվազագույն վնասում
- Թերթերի միատեսակ չափեր և ձևաբանություն
- Մասշտաբը մինչև արդյունաբերական ծավալներ մեծացնելու հնարավորություն
- Տնտեսապես արդյունավետ և բնապահպանական առումով կայուն
Ավանդական մեթոդները դժվարությամբ են միաժամանակ բավարարում այս բոլոր պահանջները։
Գրաֆենի ուլտրաձայնային շերտազատում
Ինչու են շերտազատման սովորական մեթոդները անբավարար
Շերտազատման սովորական մեթոդները ներառում են մեխանիկական, քիմիական և հեղուկաֆազային շերտազատումը։ Այս բոլոր մեթոդներն ունեն սահմանափակումներ, որոնք գրաֆենի արտադրությունը դարձնում են անարդյունավետ և/կամ վտանգավոր։
Մեխանիկական շերտազատում
Առավել հայտնի մեխանիկական եղանակը հանրահայտ «կպչուն ժապավենի» մեթոդն է։ Դրանով հնարավոր է ստանալ անաղարտ գրաֆեն, սակայն.
- ելքը չափազանց ցածր է
- թերթերն անկանոն են
- արտադրության համար լիովին անգործնական է
Քիմիական շերտազատում
Այս մեթոդում օգտագործվում են ուժեղ թթուներ և օքսիդիչներ՝ շերտերի միջև կապերը խզելու համար, սակայն այն.
- առաջացնում է խառնուկներ և արատներ
- առաջացնում է քիմիական թափոններ
- մեծացնում է ծախսերը՝ լուծիչների, քիմիական նյութերի և թափոնների հեռացման պատճառով
- փոխում է գրաֆենի քիմիական բնույթը (հաճախ՝ մշտապես)
Սովորական հեղուկաֆազային շերտազատում
Այս մոտեցման մասշտաբն ավելի հեշտ է մեծացնել, սակայն այն հաճախ պահանջում է.
- հատուկ լուծիչներ, օրինակ՝ N-մեթիլ-2-պիրոլիդոն (NMP) կամ դիմեթիլֆորմամիդ (DMF)
- մշակման երկար ժամանակ
- սահմանափակ ելք և գործընթացի արդյունավետություն՝ առանց էներգիայի մեծ ներդրման
Գրաֆենի նանոթերթերի բարձր լուծաչափով TEM պատկերներ՝
Համերի ուլտրաձայնային մեթոդի կիրառմամբ։
(Ուսումնասիրություն և գրաֆիկական նյութ՝ Ghanem և Rehim, 2018)
Գրաֆենի ուլտրաձայնային արտադրություն. արդյունաբերական զարգացման ուղին
Գրաֆենի ուլտրաձայնային սինթեզը դառնում է խիստ արդյունավետ, երբ օգտագործվում է բարձր հզորությամբ զոնդային ուլտրաձայնային մշակում, որն էներգիան հաղորդում է անմիջապես կախույթին – շատ ավելի արդյունավետ, քան ուլտրաձայնային վաննայով մշակումը։
Գործնականում ուլտրաձայնը նպաստում է գրաֆենի արտադրությանը երկու հիմնական ուղիներով.
Մեթոդ 1. ուլտրաձայնի օժանդակությամբ Համերսի մեթոդ (գրաֆենի օքսիդ)
Համերսի մեթոդը քիմիական եղանակ է, որի դեպքում գրաֆիտն օքսիդացվում է ուժեղ թթուների և օքսիդացնող նյութերի խառնուրդով՝ սովորաբար ծծմբական թթվով, ազոտական թթվով և կալիումի պերմանգանատով։ Այս ռեակցիայի ընթացքում ածխածնային ցանցի մեջ ներմուծվում են թթվածին պարունակող ֆունկցիոնալ խմբեր, օրինակ՝ հիդրօքսիլային, էպօքսիդային և կարբօքսիլային խմբեր։ Արդյունքը գրաֆենի օքսիդն է (GO)՝ գրաֆենի քիմիապես փոփոխված ածանցյալը։
Այս գործընթացի ընթացքում ուլտրաձայնի կիրառումը զգալիորեն բարձրացնում է ռեակցիայի արդյունավետությունը։ Ուլտրաձայնային խառնումը բարելավում է զանգվածափոխանակությունը ռեագենտների և գրաֆիտի մասնիկների միջև՝ ապահովելով ավելի համաչափ օքսիդացում։ Միաժամանակ կավիտացիայով առաջացած սահքի ուժերը նպաստում են օքսիդացված գրաֆիտի շերտերի բաժանմանը առանձին թերթերի՝ արագացնելով շերտազատումը և բարելավելով դիսպերսման որակը։
Ինչ է այստեղ անում ուլտրաձայնը.
- բարելավում է զանգվածափոխանակությունը
- արագացնում է դիսպերսումը
- օգնում է օքսիդացված շերտերը բաժանել առանձին թերթերի
Այս մեթոդի արդյունքը գրաֆենի օքսիդն է՝ միաշերտ կամ սակավաշերտ թերթերի տեսքով, որոնք իրենց մակերևույթի հիդրոֆիլ քիմիական բնույթի շնորհիվ հեշտությամբ դիսպերսվում են ջրում։ Ներմուծված ֆունկցիոնալ խմբերի շնորհիվ գրաֆենի օքսիդն ունի բարձր ռեակցիոնունակություն և լավ է համապատասխանում հետագա քիմիական ֆունկցիոնալացմանը, կոմպոզիտների մեջ ներառմանը կամ վերականգնմամբ ձևափոխված գրաֆենային կառուցվածքների ստացմանը։
Ի՞նչ է ստացվում ուլտրաձայնով օժանդակվող Համերի մեթոդով.
- գրաֆենի օքսիդի թերթեր
- հիդրոֆիլ դիսպերսիաներ ջրում
- գրաֆենի քիմիապես ձևափոխված ձև, որը հարմար է ֆունկցիոնալացման համար
Այս մոտեցումը հատկապես նպատակահարմար է, երբ նպատակը ոչ թե անաղարտ գրաֆենն է, այլ մակերևութային ակտիվությամբ և կարգավորվող քիմիական հատկություններով նյութը, որը նախատեսված է հետագա ձևափոխման կամ միջֆազային սահմանին առնչվող հատուկ կիրառությունների համար։
Համերի մեթոդով և նատրիումի դոդեցիլբենզոլսուլֆոնատ (SDS) օգտագործող դիսպերսման տեխնիկայով գրաֆենի սինթեզի գրաֆիկական ներկայացումը. (A) գրաֆիտի կառուցվածքը, (B) գրաֆենի դիսպերսված նանոթիթեղները՝ UP100H ուլտրաձայնային սարքի օգտագործմամբ; (C) վերականգնված գրաֆենի օքսիդը և (D) գրաֆենի օքսիդը։
(Հետազոտությունը և գրաֆիկական պատկերը՝ Ghanem and Rehim, 2018)
Մեթոդ 2. ուլտրաձայնային հեղուկաֆազային շերտազատում (անաղարտ գրաֆեն)
Ուլտրաձայնային հեղուկաֆազային շերտազատման ժամանակ ծավալային գրաֆիտը դիսպերսվում է համապատասխան լուծիչում՝ սովորաբար N-մեթիլ-2-պիրոլիդոնում (NMP) կամ դիմեթիլֆորմամիդում (DMF), և ենթարկվում բարձր հզորության ուլտրաձայնի ազդեցությանը։ Ի տարբերություն օքսիդացնող մեթոդների՝ այս գործընթացն իր էությամբ ֆիզիկական է, այլ ոչ թե քիմիական։
Կիրառվող ուլտրաձայնային էներգիան հեղուկի ներսում առաջացնում է կավիտացիոն ինտենսիվ ուժեր։ Այս ուժերը հաղթահարում են գրաֆենի շերտերը միմյանց կապող վան դեր Վաալսյան փոխազդեցությունները՝ գրաֆիտը ֆիզիկապես շերտազատելով գրաֆենի առանձին թերթերի։ Շերտազատման ընթացքին զուգահեռ լուծիչի միջավայրում ձևավորվում են գրաֆենի նանոթերթերի կայուն դիսպերսիաներ։
Ի՞նչ է անում ուլտրաձայնն այստեղ.
- ֆիզիկապես շերտազատում է գրաֆիտը
- առանձնացնում է գրաֆենի առանձին շերտերը
- ձևավորում է գրաֆենի կայուն դիսպերսիաներ
Այս մեթոդը նախընտրելի է, երբ հիմնական նպատակը սկզբնական sp² ածխածնային ցանցի ամբողջականության պահպանումն է։ Քանի որ ագրեսիվ օքսիդացնող նյութեր չեն օգտագործվում, գրաֆենի բյուրեղային կառուցվածքը և բնորոշ էլեկտրական ու մեխանիկական հատկությունները կարող են պահպանվել շատ ավելի մեծ չափով։ Բացի այդ, ուլտրաձայնային հեղուկաֆազային շերտազատումը լավ է համապատասխանում դեպի ավելի մեծ ծավալներ մասշտաբավորվող արտադրությանը՝ թույլ տալով հուսալիորեն անցնել լաբորատոր հետազոտություններից արդյունաբերական արտադրության՝ պահպանելով արտադրանքի հատկությունների կայունությունը։
Այս մոտեցումը նախընտրելի տարբերակ է, երբ ձեր նպատակն է.
- Պահպանել սկզբնական sp² ցանցը
- Արտադրել բարձրորակ գրաֆենային նանոթերթեր
- Հուսալիորեն մեծացնել արտադրության մասշտաբը
Ամփոփելով՝ մինչ Համերսի մեթոդը առաջնահերթություն է տալիս քիմիական ձևափոխմանը, ուլտրաձայնային հեղուկաֆազային շերտազատումը կենտրոնանում է կառուցվածքի պահպանման և գրաֆենի բարձրորակ նանոթերթերի արտադրության վրա։
Կադրերի բարձր արագությամբ նկարահանված հաջորդականություն (a-ից f), որը ցույց է տալիս ջրում գրաֆիտի փաթիլի ուլտրաձայնամեխանիկական շերտազատումը՝ UP200S սարքի՝ 3-mm սոնոտրոդով 200W ուլտրաձայնային սարքի օգտագործմամբ։ Սլաքները ցույց են տալիս ճեղքման (շերտազատման) տեղը, որտեղ կավիտացիոն պղպջակները ներթափանցում են ճեղքի մեջ։
(հետազոտությունը և պատկերները՝ © Tyurnina et al. 2020
Ճիշտ ուղու ընտրություն. պահպանե՞լ, թե՞ ձևափոխել
Լավագույն մեթոդը որոշվում է մի պարզ հարցով.
Ցանկանո՞ւմ եք անաղարտ գրաֆեն, թե՞ ֆունկցիոնալացված գրաֆենի օքսիդ։
Հեղուկաֆազային շերտազատումը կենտրոնանում է ցանցի պահպանման և միջշերտային ուժերը մեղմորեն հաղթահարելու վրա։
Համերսի մեթոդը միտումնավոր փոխում է քիմիական բնույթը՝ ներմուծելով թթվածնային խմբեր և արատներ, իսկ ուլտրաձայնը հիմնականում բարելավում է դիսպերսումը, այլ ոչ թե պաշտպանում կառուցվածքը։
Այս տարբերությունը մեծապես ազդում է վերջնական գրաֆենի գործառնական հատկությունների և կիրառման ներուժի վրա։
Արդյունաբերական UIP16000hdT ուլտրաձայնային սարք շերտազատման և նանոդիսպերսման համար՝ բարձր արտադրողականությամբ
Ինչու է ուլտրաձայնային շերտազատումն առանձնանում գրաֆենի արդյունաբերական արտադրության մեջ
Շերտազատման ավանդական մոտեցումների համեմատ՝ ուլտրաձայնային հեղուկաֆազային շերտազատումն առաջարկում է արդյունավետության, արտադրանքի որակի և մինչև արդյունաբերական մակարդակ մասշտաբի մեծացման հնարավորության հազվադեպ համադրություն։
Դրա ամենանշանակալի առավելություններից մեկը շերտազատման բարձր ելքն է։ Մշակման օպտիմալացված պայմաններում ուլտրաձայնային կավիտացիան կարող է գրաֆենային թերթիկները գրաֆիտից առանձնացնել զգալիորեն բարձր արդյունավետությամբ՝ հաճախ ստանալով գերազանցապես միաշերտ նյութ։ Սա էական բարելավում է մեխանիկական շերտազատման համեմատ, որի միջոցով ստացվում են օգտագործման համար պիտանի գրաֆենի միայն նվազագույն քանակություններ։
Համասեռությունը ևս մեկ վճռորոշ գործոն է։ Քանի որ կավիտացիայի գործընթացը կարելի է մանրակրկիտ վերահսկել, ստացվող գրաֆենային թերթիկները հակված են ունենալու միատեսակ հաստություն և մորֆոլոգիա։ Այս վերարտադրելիությունն անհրաժեշտ է արդյունաբերական կիրառություններում, որտեղ նյութի բնութագրերի կայունությունն ուղղակիորեն ազդում է արտադրանքի գործառնական հատկությունների վրա։
Մասշտաբի մեծացման հնարավորությունն առավել է տարբերակում ուլտրաձայնային մշակումը։ Լաբորատոր բաժակում աշխատող գործընթացը կարելի է տեղափոխել փորձնական արտադրության մասշտաբի, իսկ ի վերջո՝ արդյունաբերական հոսքային արտադրության։ Անընդհատ գործող ուլտրաձայնային հոսքային ռեակտորները թույլ են տալիս գրաֆիտի դիսպերսիայի մեծ ծավալներ մշակել վերահսկվող և կրկնելի պայմաններում՝ տեխնոլոգիան դարձնելով առևտրային առումով կենսունակ։
Գործընթացի կառավարումն ապահովում է լրացուցիչ ճկունություն։ Այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ներմուծվող ուլտրաձայնային հզորությունը, ճնշումը, ջերմաստիճանը և մնալու ժամանակը, կարելի է ճշգրիտ կարգավորել։ Սա արտադրողներին հնարավորություն է տալիս գրաֆենի բնութագրերը հարմարեցնել կիրառության հատուկ պահանջներին՝ պահպանելով վերարտադրելիությունը։
Վերջապես, ուլտրաձայնային հեղուկաֆազային շերտազատումը կարելի է իրականացնել՝ օգտագործելով բնապահպանական առումով ավելի կայուն լուծիչային համակարգեր։ Կախված բաղադրակազմից և նպատակային կիրառությունից՝ կարող են օգտագործվել էթանոլի հիմքով համակարգեր, իոնային հեղուկներ կամ նույնիսկ ջրային միջավայրեր՝ ապահովելով բնապահպանական և կարգավորող պահանջների հետ կապված առավելություններ ուժեղ օքսիդացմամբ ընթացող քիմիական ուղիների համեմատ։
Ինչու են Hielscher զոնդային ուլտրաձայնային սարքերը իդեալական գրաֆենի շերտազատման համար
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն առաջարկում է ամբողջական տեխնոլոգիական հարթակ, որը հատուկ հարմարեցված է գրաֆենի մշակմանը։
Հիմնական առավելություններն են՝
- զոնդային տիպի ուլտրաձայնային մշակում (շատ ավելի արդյունավետ, քան ուլտրաձայնային լոգարանում մշակումը)
- մասշտաբի մեծացման հնարավորություն՝ ձեռքի և սեղանի համակարգերից մինչև 24/7 աշխատող արդյունաբերական ռեակտորներ
- ամպլիտուդի, հզորության և ճնշման ճշգրիտ կառավարում
- ամուր, արդյունաբերական պահանջներին համապատասխան կառուցվածք՝ անընդհատ աշխատանքի համար
Պարբերական և հոսքային մշակում. լաբորատորիայից մինչև գործարան
Hielscher համակարգերն ապահովում են ինչպես պարբերական, այնպես էլ հոսքային մշակում՝ թույլ տալով սահուն անցում հետազոտությունից դեպի արտադրություն։
Պարբերական ուլտրաձայնային մշակումը հեշտ է իրականացնել և հատկապես հարմար է լաբորատոր հետազոտությունների, բաղադրակազմերի մշակման և գրաֆենի փոքրածավալ արտադրության համար։ Այն ապահովում է ճկունություն և պարամետրերի արագ օպտիմալացում՝ իդեալական լինելով գործընթացի մշակման վաղ փուլերում։
Սակայն արդյունաբերական մասշտաբի արտադրության համար սովորաբար նախընտրելի է հոսքային մշակումը։ Այս կառուցվածքում գրաֆիտի դիսպերսիան անընդհատ մղվում է ուլտրաձայնային հոսքային բջիջ-ռեակտորի միջով։ Սա ապահովում է կավիտացիոն ուժերի հավասարաչափ ազդեցություն՝ հանգեցնելով շերտազատման կայուն որակի և մշակման բարձր թողունակության։ Ճնշման տակ աշխատելու հնարավորություն ունեցող ռեակտորների հետ համակցելիս կավիտացիայի ինտենսիվությունը կարող է էլ ավելի մեծացվել՝ բարձրացնելով շերտազատման արդյունավետությունն ու արտադրողականությունը։
Hielscher համակարգերի մոդուլային կառուցվածքը ընկերություններին հնարավորություն է տալիս սկսել սեղանի սարքերով փորձարկումներից և ընդլայնվել մինչև լիովին անընդհատ, 24/7 աշխատող արդյունաբերական արտադրություն՝ առանց հիմքում ընկած տեխնոլոգիական հարթակը փոխելու։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր հզորության մասին.
| Մեկ խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի ծավալային արագությունը | Առաջարկվող սարքերը |
|---|---|---|
| 0,5–1,5mL | Կիրառելի չէ | VialTweeter |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| Կիրառելի չէ | 10–100L/min | UIP16000hdT |
| Կիրառելի չէ | ավելի մեծ | հետևյալ մոդելի սարքերից կազմված խումբ՝ UIP16000hdT |
Գրաֆենից բացի. ուլտրաձայնը 2D նյութերի («քսենների») համար
Ուլտրաձայնային շերտազատումը չի սահմանափակվում գրաֆենով։
Այն լայնորեն կիրառվում է նաև քսենների՝ գրաֆենի միաշերտ 2D նմանակների արտադրության համար, այդ թվում՝
- Բորոֆեն (և բորոֆենի նանոժապավեններ / բորոֆենի օքսիդ)
- MXenes (անցումային մետաղների 2D կարբիդներ, նիտրիդներ, կարբոնիտրիդներ)
- Բիսմութեն (աչքի է ընկնում էլեկտրակատալիզով և կենսահամատեղելիությամբ)
- Սիլիցեն (գրաֆենանման 2D սիլիցիում)
Կավիտացիայի նույն մեխանիզմը ուլտրաձայնը դարձնում է բազմաթիվ շերտավոր 2D նյութերի ստացման՝ մասշտաբի մեծացման ամենամեծ հնարավորություններն ունեցող եղանակներից մեկը։
UIP2000hdT ուլտրաձայնային սարք գրաֆենի արդյունաբերական սինթեզի համար
Գրականություն / Հղումներ
- FactSheet — Ultrasonic Graphene Exfoliation — Hielscher Ultrasonics
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos — Hielscher Ultrasonics — spanish version
- 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.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
Հաճախ տրվող հարցեր
Ի՞նչն է գրաֆենը դարձնում այդքան եզակի։
Գրաֆենը հաճախ նկարագրվում է որպես հայտնի նյութերից ամենաբարակն ու ամենաամուրը։ Սակայն դրա իրական արժեքն այն է, թե ինչպես է դրա ատոմային կառուցվածքն ապահովում բացառիկ գործառնական հատկություններ։
- Չափազանց բարձր մեխանիկական ամրություն
Գրաֆենի ձգման ամրությունը, ըստ գնահատականների, մինչև 200 անգամ բարձր է պողպատի ձգման ամրությունից։ Սա այն դարձնում է թեթև, բարձր ամրությամբ նյութերի իդեալական թեկնածու՝ հատկապես այն արդյունաբերական ճյուղերում, որտեղ կարևոր են յուրաքանչյուր գրամին բաժին ընկնող գործառնական ցուցանիշները։ - Բացառիկ էլեկտրահաղորդականություն
Գրաֆենը էլեկտրականությունը հաղորդում է նույնիսկ ավելի լավ, քան պղինձը։ Սա հնարավորություն է տալիս ստեղծել ավելի արագ, փոքր և արդյունավետ էլեկտրոնիկա, այդ թվում՝ ճկուն սխեմաներ և գերբարակ բաղադրիչներ։ - Գերազանց ջերմահաղորդականություն
Գրաֆենը ջերմությունը հաղորդում է չափազանց լավ՝ նույնիսկ ավելի լավ, քան ադամանդը։ Սա այն շատ արժեքավոր է դարձնում էլեկտրոնիկայում, ջերմային կառավարման համակարգերում և առաջադեմ էներգետիկ սարքերում ջերմության ցրման համար։ - Բարձր օպտիկական թափանցիկություն
Չնայած իր ամրությանն ու հաղորդականությանը՝ գրաֆենը գրեթե թափանցիկ է։ Սա այն հարմար է դարձնում թափանցիկ հաղորդիչ թաղանթների, օպտիկական բաղադրիչների և առաջադեմ ցուցասարքերի տեխնոլոգիաների համար։
Ինչո՞ւ է գրաֆենը բազմաթիվ արդյունաբերական ճյուղերի համար «հենքային նյութ»։
Քանի որ գրաֆենը եզակի կերպով համատեղում է մեխանիկական ամրությունը, էլեկտրահաղորդականությունը, ջերմային հատկությունները և օպտիկական թափանցիկությունը, դրա կիրառությունը չի սահմանափակվում մեկ նեղ ոլորտով։ Այն ծառայում է որպես հենքային նյութ, որն ունակ է կատարելագործելու ամբողջ տեխնոլոգիական ոլորտներ։
- Էլեկտրոնիկայում գրաֆենը հնարավորություն է տալիս մշակել գերբարակ, ճկուն և բարձր արդյունավետությամբ բաղադրիչներ։ Հետազոտողները ուսումնասիրում են դրա ներդրումը հաջորդ սերնդի տրանզիստորներում, թափանցիկ հաղորդիչ թաղանթներում, արևային տարրերում և լուսարձակող սարքերում։ Լիցքակիրների բացառիկ շարժունակությունը այն հատկապես գրավիչ է դարձնում մանրաչափ և բարձր արագությամբ էլեկտրոնային համակարգերի համար։
- Էներգիայի կուտակման ոլորտում գրաֆենի բարձր էլեկտրահաղորդականությունն ու ջերմային կայունությունը նպաստում են մարտկոցների և գերկոնդենսատորների աշխատանքի բարելավմանը։ Գրաֆեն պարունակող սարքերը կարող են ունենալ էներգիայի ավելի բարձր խտություն, լիցքավորման ավելի բարձր արագություն և ցիկլային աշխատանքի բարելավված կայունություն՝ էլեկտրական շարժունակության և վերականգնվող էներգիայի համակարգերի համար վճռորոշ պարամետրեր։
- Գրաֆենը նաև զգալիորեն բարելավում է կոմպոզիտային նյութերի հատկությունները։ Պոլիմերների, մետաղների կամ կերամիկայի մեջ ներառվելիս նույնիսկ փոքր քանակությունները կարող են բարձրացնել մեխանիկական ամրությունը, կոշտությունը և ջերմահաղորդականությունը։ Սա գրաֆենով ամրացված կոմպոզիտները գրավիչ է դարձնում ավիատիեզերական բաղադրիչների, ավտոմոբիլային կառուցվածքների և առաջադեմ շինանյութերի համար։
- Կենսաբժշկական և կենսաինժեներական կիրառություններում գրաֆենի մակերևույթի կարգավորելի քիմիական հատկություններն ու կենսահամատեղելիությունը թույլ են տալիս այն օգտագործել դեղերի հասցման համակարգերում, կենսասենսորներում և հյուսվածքային ճարտարագիտության հենքերում։ Այս հատկությունները հնարավորություններ են բացում առաջադեմ ախտորոշիչ և բուժական տեխնոլոգիաների համար։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։