Ուլտրաձայնային գրաֆենի արտադրություն
Գրաֆիտի արտանետման միջոցով գրաֆենի ուլտրաձայնային սինթեզը արդյունաբերական մասշտաբով բարձրորակ գրաֆենային թիթեղներ արտադրելու ամենահուսալի և ձեռնտու մեթոդն է: Hielscher- ի բարձրորակ ուլտրաձայնային պրոցեսորները ճշգրիտ վերահսկելի են և կարող են շատ բարձր ամպլիտուդներ առաջացնել 24/7 գործողության մեջ: Սա թույլ է տալիս պատրաստել անուշ գրաֆինի մեծ ծավալներ դյուրին և չափի վերահսկելի եղանակով:
Ուլտրաձայնային պատրաստում graphene
Քանի որ գրաֆիտի արտասովոր բնութագիրը հայտնի է, մշակվել են դրա պատրաստման մի քանի մեթոդներ: Բացի բազմամակարդակ պրոցեսներում գրաֆենի օքսիդից գրաֆենի քիմիական արտադրության համար, որոնց համար անհրաժեշտ են շատ ուժեղ օքսիդացող եւ նվազեցնող նյութեր: Բացի այդ, այդ խիստ քիմիական պայմանների ներքո պատրաստված գրաֆինը հաճախ պարունակում է մեծ քանակությամբ թերություններ, նույնիսկ այլ մեթոդներից ստացված գրաֆենի համեմատ: Այնուամենայնիվ, Ուլտրաձայնային հետազոտությունը ապացուցված այլընտրանք է `արտադրելու բարձրորակ գրաֆեններ, ինչպես նաեւ մեծ քանակությամբ: Հետազոտողները մի քանի տարբեր ձեւեր են մշակել, օգտագործելով ուլտրաձայնային մեթոդները, սակայն ընդհանուր առմամբ գրաֆիկական արտադրանքը պարզ մեկ քայլ է:
Տալ օրինակը կոնկրետ Graphene արտադրության երթուղին: Գրաֆիտ ավելացված է մի խառնուրդ է նոսր օրգանական թթու, ալկոհոլի եւ ջրի, եւ ապա խառնուրդ, որը ենթարկվում է ուլտրաձայնային ճառագայթում. Թթվային աշխատում է որպես “մոլեկուլային սեպ” որը բաժանում սավան graphene է մայր գրաֆիտի: Այս պարզ գործընթացի, որը մեծ քանակությամբ դեռեւս չվնասված, բարձր որակի graphene ցրել է ջրի ստեղծվում. (An et al., 2010):
Նկար 1: AFM կերպարը exfoliated գնալ թերթերի հետ երեք բարձրությամբ պրոֆիլների ձեռք բերված տարբեր վայրերում (Stankovich et al., 2007):
UIP2000hdT – 2 կՎտ հզոր ուլտրաձայնային միջոց `գرافենի արտաթորման համար
Graphene Direct Exfoliation- ը
Ուլտրաձայնային թույլ է տալիս նախապատրաստման graphenes մեջ օրգանական լուծիչներ, ՄԱՆ / ջրային լուծույթների, կամ իոնային հեղուկների. Սա նշանակում է, որ օգտագործումը ուժեղ oxidizing կամ նվազեցման գործակալների կարելի է խուսափել: Stankovich et al. (2007 թ.) Արտադրվում graphene կողմից exfoliation տակ ultrasonication.
The AFM պատկերները graphene օքսիդ exfoliated է ուլտրաձայնային բուժման կոնցենտրացիաների 1 մգ / մլ ջրի մեջ միշտ բացահայտեց ներկայությունը թերթերի հետ միասնական հաստությամբ (~ 1 նմ. Օրինակը ցույց է Նկ. 1, ստորեւ): Այս լավ exfoliated նմուշները graphene օքսիդ պարունակվող ոչ թերթ կամ thicker կամ thinner քան 1nm, հանգեցնելով մի եզրակացության, որ ամբողջական exfoliation ից graphene օքսիդի ներքեւ անհատական Graphene օքսիդային թերթերով իսկապես ձեռք բերվել այս պայմաններում: (Stankovich et al., 2007):
Պատրաստում graphene Google Աղյուսակներում
Stengl et al. ցույց են տվել, որ հաջող նախապատրաստումը մաքուր graphene թերթերով մեծ քանակությամբ ընթացքում արտադրության nonstoichiometric TiO2 graphene nanocomposit կողմից ջերմային հիդրոլիզի կասեցման հետ graphene nanosheets եւ Titania peroxo համալիր: Այն մաքուր graphene nanosheets են արտադրվել բնական գրաֆիտի, օգտագործելով բարձր ինտենսիվությամբ Cavitation դաշտը գեներացվել է Hielscher ի ուլտրաձայնային պրոցեսոր UIP1000hd է բարձր ճնշման ուլտրաձայնային ռեակտորի ժամը 5-բար: Այն graphene թերթ ստացված, ինչպես նաեւ բարձր հատուկ մակերեսով եւ յուրահատուկ էլեկտրոնային հատկություններով, կարող է օգտագործվել որպես լավ աջակցության համար TiO2 բարձրացնել photocatalytic գործունեությունը: Հետազոտական խումբը պնդում է, որ որակը Ultrasonically պատրաստած graphene շատ ավելի բարձր է, քան graphene կողմից ձեռք բերված Hummer մեթոդի, որտեղ գրաֆիտ, որը exfoliated եւ օքսիդացված: Քանի որ ֆիզիկական պայմանները ուլտրաձայնային ռեակտորի կարող է ճշգրիտ վերահսկվում եւ այն ենթադրությամբ, որ կոնցենտրացիան graphene որպես dopant կարող են տարբեր լինել միջակայքում 1 – 0.001%, իսկ արտադրությունը graphene շարունակական համակարգի առեւտրային սանդղակ հնարավոր է.
Նախապատրաստում է ուլտրաձայնային վարվեցողության Graphene օքսիդի
Ախ et al. (2010 թ.) Ցույց են տվել նախապատրաստական երթուղին օգտագործելով ուլտրաձայնային ճառագայթում է արտադրել graphene օքսիդ (Գնա) շերտերը: Հետեւաբար, նրանք կասեցվել քսանհինգ միլիգրամ Graphene օքսիդի փոշու 200 մլ դե-ionized ջուր: Խառնելով նրանք ստացել են այսպիսի անհամասեռ շագանակագույն կասեցումը: Հանդիպման արդյունքում առկախման էին sonicated (30 րոպե, 1.3 × 105J), իսկ հետո չորանում (ժամը 373 K), որ Ultrasonically բուժվում Graphene օքսիդի արտադրվել. A FTIR սպեկտրոսկոպիա ցույց տվեց, որ ուլտրաձայնային բուժումը չի փոխել ֆունկցիոնալ խմբեր graphene օքսիդ:
Նկար 2: SEM կերպարը graphene nanosheets ստացված է ultrasonication (Oh et al., 2010):
UIP4000hdT – 4 կՎտ հզորությամբ ուլտրաձայնային սարք
Functionalization Հյուրատետր graphene Google Աղյուսակներում
Սյույ եւ Suslick (2011) նկարագրել է հարմար մեկ քայլ մեթոդը պատրաստման համար Պոլիպրոպիլեն functionalized գրաֆիտի: Իրենց ուսումնասիրության, նրանք օգտագործվում Գրաֆիտ փաթիլներ եւ ստիրոլի որպես հիմնական հումք. Ըստ sonicating Գրաֆիտ flakes է Ստիրոլի (ռեակտիվ monomer), ուլտրաձայնային ճառագայթում հանգեցրել է mechanochemical exfoliation գրաֆիտից flakes մեջ մեկ-շերտ եւ քչերն շերտ graphene թերթերով: Միաժամանակ, functionalization է graphene թերթերով հետ Պոլիպրոպիլեն շղթաներով է ձեռք բերվել:
Այդ նույն գործընթացը functionalization կարող է իրականացվել այլ վինիլային monomers համար կոմպոզիցիոն հիման վրա graphene:
Պատրաստում Nanoribbons
Հոնջիե Դայի եւ Ստենֆորդի համալսարանի աշխատակիցների հետազոտական խումբը հայտնաբերեց նանորբոններ պատրաստելու տեխնիկան: Graphene ժապավենները բարակ շերտեր են, որոնք կարող են ավելի օգտակար հատկություններ ունենալ, քան graphene թերթերը: Մոտ 10 նմ կամ ավելի փոքր լայնություններով, գրաֆի ժապավենի վարքը նման է կիսահաղորդիչին, քանի որ էլեկտրոնները ստիպված են շարժվել երկայնքով: Այսպիսով, կարող է հետաքրքիր լինել nanoribbons օգտագործելու էլեկտրոնիկայի կիսահաղորդչային նմանատիպ գործառույթներով (օրինակ, ավելի փոքր, արագ համակարգչային չիպսեր):
DAI et al. պատրաստում graphene nanoribbons հիմքերի վրա երկու քայլերը, առաջին հերթին, նրանք մեղմացրել շերտերը graphene ից գրաֆիտի է ջերմամշակման 1000ºC մեկ րոպե, 3% ջրածնի է argon գազով: Ապա, Graphene կոտրվել էր մինչեւ մեջ շերտերով օգտագործելով ultrasonication. Այն nanoribbons կողմից ստացված սույն տեխնիկայի, որոնք բնութագրվում են շատ 'ավելի smoother’ եզրեր, քան նրանց, ովքեր պատրաստվում են սովորական վիմագրական միջոցներով: (Jiao et al. 2009)
Պատրաստում ածխածնի Nanoscrolls
Ածխածնային Nanoscrolls նման են բազմաբնակարան պարսպապատ ածխածնային նանոխողովակների: Տարբերությունն այն է MWCNTs է բաց խորհուրդներ եւ լիարժեք մատչելիությունը ներքին մակերեսների այլ մոլեկուլների. Նրանք կարող են լինել սինթեզվում թաց-քիմիապես կողմից intercalating գրաֆիտ հետ կալիումով, exfoliating է ջրի եւ sonicating է colloidal կասեցումը: (Տես `Viculis et al. 2003) ultrasonication աջակցում գույն վերցնելով graphene monolayers մեջ ածխածնի nanoscrolls (տես Նկ. 3): A բարձր conversion արդյունավետությունը 80% է ձեռք բերվել, որ ստիպում է արտադրությունը nanoscrolls հետաքրքիր է առեւտրային դիմումների.
Նկ .3: Ուլտրաձայնային սինթեզը Carbon Nanoscrolls (Viculis et al., 2003):
graphene դիսպերսիաներում
Գրաֆենի եւ գրաֆենի օքսիդի ցրված աստիճանը չափազանց կարեւոր է գրաֆենի ամբողջական պոտենցիալը օգտագործելու համար `դրա յուրահատուկ հատկանիշներով: Եթե գրաֆենը չի ցրվում վերահսկվող պայմաններում, ապա գրաֆիկական ցրման երկօքսիդիությունը կարող է հանգեցնել անկանխատեսելի կամ ոչ ստանդարտ վարքի, երբ այն ներառում է սարքերի մեջ, քանի որ գրաֆենի հատկությունները տարբերվում են որպես կառուցվածքային պարամետրերի գործառույթ: Sonication- ը ապացուցված բուժում է, թուլացնել միջլերային ուժերը եւ թույլ է տալիս ճշգրիտ վերահսկել մշակման կարեւոր պարամետրերը:
«Որովհետեւ graphene օքսիդի (GO), որը, որպես կանոն, exfoliated, քանի որ միայնակ շերտ թերթերով, մեկը հիմնական polydispersity մարտահրավերներին ծագում է տատանումների կողային տարածքում flakes. Դա արդեն ցույց տվեց, որ միջին կողային չափը GO կարող են տեղափոխվել են 400 նմ-ից մինչեւ 20 մկմ փոխելով գրաֆիտը մեկնարկային նյութական եւ sonication պայմանները: »(Կանաչ et al., 2010):
The ուլտրաձայնի սարքավորւոմներ Ցրված Հյուրատետր graphene հանգեցնող կերպարվեստի եւ նույնիսկ colloidal slurries արդեն ցույց է տարբեր այլ հետազոտությունների: (Liu et al., 2011 / Baby et al., 2011 / Choi et al., 2010):
Zhang et al. (2010 թ.), Ցույց են տվել, որ օգտագործման ultrasonication մի կայուն Graphene ցրելը հետ բարձր համակենտրոնացում է 1 մգ · մլ-1 եւ համեմատաբար մաքուր graphene թերթ են հասել, իսկ քանի որ պատրաստված graphene թերթ ցուցադրել բարձր էլեկտրական ջերմահաղորդություն 712 S · մ-1, Արդյունքները Ֆուրիեի փոխակերպվում ինֆրակարմիր սպեկտրի եւ Raman սպեկտրերի փորձաքննության նշել է, որ ուլտրաձայնային նախապատրաստում մեթոդ ունի ավելի քիչ վնաս է քիմիական եւ բյուրեղյա կառույցների graphene:
Բարձր կատարողականի Ultrasonicators
Բարձրորակ գրաֆենի նանօղակների արտադրության համար պահանջվում է հուսալի բարձրորակ ուլտրաձայնային սարքավորումներ: Ամպլիտուդը, ճնշումը և ջերմաստիճանը կարևոր պարամետրեր, որոնք կարևոր նշանակություն ունեն վերարտադրելիության և ապրանքի կայուն որակի համար: Hielscher Ultrasonics’ ուլտրաձայնային պրոցեսորները հզոր և ճշգրիտ վերահսկելի համակարգեր են, որոնք հնարավորություն են տալիս ճշգրիտ կարգավորել գործընթացների պարամետրերը և շարունակական բարձր էներգիայի ուլտրաձայնային ելքը: Hielscher Ultrasonics’ արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են շատ բարձր ամպլիտուդներ ապահովել: Մինչեւ 200 մմ հաստությունը կարող է հեշտությամբ շարունակվել 24/7-ում: Ավելի բարձր ամպլիտուդների համար հարմարեցված ուլտրաձայնային sonotrodes հասանելի են: Hielscher- ի ուլտրաձայնային սարքավորումների կայունությունը թույլ է տալիս 24/7 շահագործել ծանր պարտականություններով եւ պահանջվող միջավայրում:
Մեր հաճախորդները գոհ են Hielscher Ultrasonic- ի համակարգերի հիանալի ամրությունից և հուսալիությունից: Ծանրաբեռնված կիրառման, պահանջկոտ միջավայրում և 24/7 շահագործման ոլորտներում տեղադրումը ապահովում է արդյունավետ և տնտեսական վերամշակում: Ուլտրաձայնային պրոցեսի ուժեղացումը նվազեցնում է վերամշակման ժամանակը և հասնում ավելի լավ արդյունքների, այսինքն `ավելի բարձր որակ, ավելի բարձր բերքատվություն, նորարարական արտադրանք:
Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:
| խմբաքանակի Volume | Ծախսի Rate | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 0.5-ից մինչեւ 1.5 մկ | na | VialTweeter- ը |
| 1-ից 500 մլ | 10-ից մինչեւ 200 մլ / վրկ | UP100H |
| 10-ից մինչեւ 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / վրկ | Uf200 ः տ,, UP400St |
| 01-ից մինչեւ 20 լ | 02-ից 4 լ / րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| na | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| na | ավելի մեծ | Կլաստերի UIP16000 |
Ultrasonically աջակցել է նախապատրաստումը graphene
Բարձր հզորությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ `լաբորատորից մինչև օդաչու և արդյունաբերական մասշտաբ:
Գրականություն / հղումներ
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 խոստումնալից լուսահաղորդակցման հետ, Փոքր Vol.16, Թողարկում 1: Հունվարի 9, 2020 թ.
- An, X .; Սիմոնսը, Տ .; Shah, Ռ .; Վուլֆը, C .; Lewis, Կ. Մ .; Washington, Մ .; Nayak, Ս. Ղ .; Talapatra, S .; Kar, Ս. (2010 թ.): Կայուն ջրային դիսպերսիաներ Noncovalently Functionalized graphene ից գրաֆիտի եւ նրանց Բազմաֆունկցիոնալ Բարձր կատարողականի դիմումները. Nano Նամակներ 10/2010: էջ 4295-4301:
- Baby, Տ. Թ .; Ramaprabhu, Ս. (2011 թ.): Ընդլայնված Convective ջերմային փոխանցման միջոցով graphene ցրել nanofluids: Nanoscale Հետազոտական Նամակներ 6: 289, 2011 թ.
- Bang, J. H .; Suslick, Կ. Ս. (2010 թ.): Ծրագրեր ուլտրաձայնային է սինթեզի nanostructured նյութերի. Advanced Materials 22/2010: էջ 1039-1059:
- Choi, E. Y .; Han, Տ. H .; Hong, J .; Kim, J. E .; Lee, Ս. Հ .; Kim, Հ. W .; Kim, Ս. Օ. (2010 թ.): Noncovalent functionalization անձնագիրը graphene հետ վերջնական ֆունկցիոնալ պոլիմերների. Ամսագիրը նյութերի Քիմիա 20/2010 թ. Էջ 1907-1912:
- Geim, Ա. Կ. (2009 թ.): Graphene կարգավիճակը եւ հեռանկարները: Գիտություն 324/2009. էջ 1530-1534: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0906/0906.3799.pdf
- Կանաչ, Ա .; Hersam, Մ. Գ (2010): Զարգացող մեթոդներ արտադրելու համար Monodisperse graphene դիսպերսիաներում: Ամսագիրը Ֆիզիկական քիմիայի Նամակներ, 2010. էջ 544-549:
- Guo, J .; Zhu, S .; Chen, Z .; Li, Y .; Yu, Z .; Liu, Z .; Liu, Q .; Li, J .; Feng, C .; Zhang, Դ (2011): Sonochemical սինթեզը TiO (2 nanoparticles վրա graphene օգտագործման համար, որպես photocatalyst
- Հասան, Կ. Ուլ. Sandberg, Մ. O .; Նուր, O .; Willander, Մ. (2011 թ.): Polycation կայունացման graphene կախույթների: Nanoscale Հետազոտական Նամակներ 6: 493, 2011 թ.
- Liu, X .; Համահայկական, L .; Lv, Տ .; Zhu, G .; Lu, Տ .; Sun, Z .; Արեւը, C. (2011), միկրոալիքային օժանդակությամբ սինթեզը TiO2-կրճատվել Graphene օքսիդային կոմպոզիցիոն համար photocatalytic կրճատմանը Cr (VI). RSC կանխավճարները 2011.
- Malig, J .; Էնգլերտ, J. Մ .; Hirsch, Ա .; Guldi, Դ. Մ. (2011 թ.): Խոնավ քիմիա graphene: The Էլեկտրաքիմիական Հասարակություն ինտերֆեյս, Գարուն 2011. էջ 53-56:
- Ախ, W. Ch .; Chen, Մ. Լ .; Zhang, K .; Zhang, F. J .; Jang, W. Կ. (2010 թ.): Ազդեցությունը ջերմային եւ Ուլտրաձայնային Բուժում ձեւավորման վրա Graphene-օքսիդային Nanosheets. Journal of the Կորեայի Ֆիզիկական հասարակության 4/56, 2010 թ. Էջ 1097-1102:
- Sametband, Մ .; Shimanovich, U .; Gedanken, Ա. (2012): graphene օքսիդ microspheres պատրաստված է պարզ, մեկ քայլ ultrasonication մեթոդով: Նոր ամսագիր քիմիայի 36/2012: էջ 36-39:
- Savoskin, Մ. Վ .; Mochalin, Վ. Ն .; Yaroshenko, Ա. P .; Lazareva, Ն. Ես .; Konstanitinova, Տ. Ե .; Baruskov, I. Վ .; Պրոկոֆեւ, I. Գ (2007): Carbon nanoscrolls արտադրված ստացողը տիպի գրաֆիտի intercalation միացությունների. Ածխածնի 45/2007: էջ 2797-2800:
- Stankovich, S .; Dikin, Դ Ա .; PINER, Ռ. Դ .; Kohlhaas, Կ. Ա .; Kleinhammes, Ա .; Jia, Y .; Wu, Y .; Nguyen, Ս. Տ .; Ruoff, Ռ. Ս. (2007 թ.): Սինթեզ graphene վրա հիմնված nanosheets միջոցով քիմիական կրճատմանը exfoliated Գրաֆիտ օքսիդի: Ածխածնի 45/2007: էջ 1558-1565:
- Stengl, V .; Popelková, D .; Vlácil, Պ. (2011 թ.): TiO2-Graphene nanocomposite, ինչպես High Performance Photocatalysts: Ի: Journal of Ֆիզիկական քիմիայի C 115/2011. էջ 25209-25218:
- Suslick, Կ. Ս. (1998 թ.): Kirk-Othmer հանրագիտարան քիմիական տեխնոլոգիաների, 4-րդ Ed. J. Wiley & Որդիները: New York, 1998, Vol. 26, էջ. 517-541.
- Viculis, Լ. Մ .; Mack, J. J .; Kaner, Ռ. Բ. (2003 թ.): A քիմիական Route ածխածնի Nanoscrolls: Գիտություն, 299/1361; 2003 թ.
- Xu, H .; Suslick, Կ. Ս. (2011 թ.): Sonochemical պատրաստում Functionalized Graphenes: Ի: Journal ամերիկյան քիմիական ընկերության 133/2011. էջ 9148-9151:
- Zhang, W .; Նա, W .; Jing, X. (2010 թ.): Պատրաստում կայուն Graphene Սփյուռս բարձր կենտրոնացվածություն ունեցող ուլտրաձայնային: Ամսագիրը Ֆիզիկական քիմիայի B 32/114, 2010 թ էջեր 10368-10373:
- Jiao, L .; Zhang, L .; Wang, X .; Diankov, G .; DAI, Հ. (2009 թ.): Նեղ graphene nanoribbons ից ածխածնային նանոխողովակների: Բնություն 458/2009 թ. Էջ 877-880:
- Park, G .; Lee, Կ. Գ .; Lee, Ս. J .; Զբոսայգի, Տ. J .; Wi-R .; Kim, Դ. Հ. (2011 թ.): Սինթեզ Graphene-Գոլդ նանոկոմպոզիտներում միջոցով Sonochemical նվազեցման. Journal of Nanoscience եւ Նանոտեխնոլոգիա 7/11, 2011. էջ 6095-6101:
- Zhang, RQ; Դե Սաքար, Ա. (2011): Գրաֆիկական սեգմենտների ձեւավորման, գույքային թյունինգի եւ ադսորբման տեսական ուսումնասիրություններ: Մ. Մ. Սերգեյ (խմբ.): Գրաֆենի ֆիզիկայի եւ կիրառման տեսությունը: InTech 2011. pp. 3-28:
Փաստեր Worth Իմանալով
Ի՞նչ է Գրաֆենը:
Գրաֆիտ բաղկացած է երկու ծավալային թերթերով SP2-hybridized, hexagonally դասավորված ածխածնի ատոմների - ի Graphene - որոնք պարբերաբար stacked. ՀՀ graphene ի atom-բարակ թերթերով, որոնք կազմում գրաֆիտ են ոչ bonding փոխազդեցությունների, որոնք բնութագրվում են որպես ծայրահեղ ավելի մեծ մակերեսով: Graphene ցույց է տալիս, արտահերթ ուժ եւ վճռականություն նրա հետ միասին basal մակարդակներով, որոնք հասնում հետ մոտ: 1020 ԳՊա գրեթե ուժը արժեքը ադամանդ:
Graphene հիմնական կառուցվածքային տարր է որոշ allotropes, այդ թվում, բացի գրաֆիտի, ինչպես նաեւ ածխածնային նանոխողովակների եւ Fullerenes: Օգտագործվում է որպես հավելում, Graphene կարող կտրուկ բարձրացնել էլեկտրական, ֆիզիկական, մեխանիկական, եւ արգելքը հատկությունները պոլիմերային կոմպոզիցիոն ցածր բեռնվածության: (Xu, Suslick 2011)
Գրաֆենը իր առանձնահատկություններով է superlatives նյութ, եւ այդպիսով խոստանալով այն ոլորտներում, որոնք արտադրում են կոմպոզիտներ, ծածկույթներ կամ միկրոէլեկտրոնիկա: Geim (2009) նկարագրում է գրաֆենը որպես գերճնշող նյութ `հետեւյալ պարբերությունում.
«Դա տիեզերքի ամենաթույլ նյութն է եւ ամենաուժեղը երբեւէ չափված է: Դրա շարժիչները ցույց են տալիս, որ հսկա ներքին շարժունակությունը ամենափոքր արդյունավետ զանգվածն է (զրոյական) եւ կարող է մկրտության երկար հեռավորություններով ճամփորդել, առանց սենյակային ջերմաստիճանի ցրման: Graphene- ն կարող է պահպանել ընթացիկ խտությունը 6 պարկից ավելի պղնձից, ցույց է տալիս ռեկորդային ջերմահաղորդականությունը եւ խստությունը, գազերի անթափանցելիությունն է եւ հաշտեցնում է այնպիսի հակասական հատկանիշներ, ինչպիսիք են քնքշություն եւ ճկունություն: Էլեկտրոնային տրանսպորտը գրաֆենում նկարագրված է Dirac նման հավասարմամբ, որը թույլ է տալիս ռելիիվիստական քվանտային երեւույթների քննությունը նստարանային փորձի մեջ »:
Շնորհիվ այդ բացառիկ նյութերի հատկանիշներով, Graphene մեկն է առավել խոստումնալից նյութերի եւ կանգնած է ուշադրության կենտրոնում nanomaterial հետազոտության.
Գրաֆենի հնարավոր ծրագրեր
Կենսաբանական ծրագրեր. Ուլտրաձայնային գրաֆի պատրաստման եւ դրա կենսաբանական օգտագործման օրինակ է տրվում «Փրոջեքթս» ընկերության կողմից «Գրաֆենե-ոսկու նանոկոմպոզիտների սինքրիկայով սինթեզիզացիայի միջոցով» հետազոտության մեջ: (2011), որտեղ նվազեցված գրաֆենու օքսիդ-գոլդ (Au) նանոմետրիկներից նանոկոմպոզիտը սինթեզվեց, միաժամանակ կրճատելով ոսկու իոնները եւ ոսկու նանոմետիկլները միաժամանակ նվազեցված գրաֆենի օքսիդի մակերեւույթում: Օդանավերի իոնների կրճատման եւ թթվածնի ֆունկցիոնալության առաջացմանը նպաստելու համար ոսկու նանոպլաստիկները նվազեցված գրաֆենի օքսիդի վրա ամրագրելու համար օգտագործվել է ռեակտորների խառնուրդին ուլտրաձայնային ճառագայթումը: Ոսկու պարտադիր պեպտիդի ձեւափոխված բիոմոլեկուլների արտադրությունը ցույց է տալիս գրաֆենի եւ գրաֆե կոմպոզիտների ուլտրաձայնային ճառագայթման ներուժը: Այսպիսով, ՈՒՎ-ն կարծես թե հարմար գործիք է `պատրաստելու այլ կենսամակարդակներ:
Էլեկտրոնիկա: Graphene է խիստ ֆունկցիոնալ նյութ էլեկտրոնային ոլորտի: Կողմից բարձր շարժունակության մեղադրանքի կրիչների ներսում գործող graphene ի ցանցին, Graphene է բարձրագույն հետաքրքրություն զարգացման Արագ էլեկտրոնային բաղադրիչների բարձր-հաճախականությունը տեխնոլոգիայով.
Տվիչ, `ՀՀ Ultrasonically exfoliated Graphene կարող են օգտագործվել արտադրության բարձր զգայուն եւ կամընտրական conductometric սենսորների (որոնց դիմադրություն արագորեն փոխում >10 000% հագեցած ethanol պատրանք), եւ ultracapacitors հետ չափազանց բարձր տեսակարար ունակության (120 F / գ), էներգիայի խտությունը (105 կՎտ / կգ), եւ էներգետիկ խտության (9.2 Wh / կգ): (An et al., 2010):
Հակում խմիչքը նկատմամբ: For ալկոհոլի արտադրության: A կողմը դիմում կարող է լինել օգտագործումը graphene է ալկոհոլի արտադրության, այնտեղ graphene մեմբրաններ կարող է օգտագործվել է հոսել ալկոհոլ եւ կատարել դրանով ալկոհոլային խմիչքներ ավելի ուժեղ.
Քանի որ ամենաուժեղ, առավել էլեկտրական conductive եւ մեկի ամենաթեթեւ եւ առավել ճկուն նյութերի, Graphene է խոստումնալից նյութ արեւային բջիջների, կատալիզի, թափանցիկ եւ ճառագայթող դրսեւորումներ, micromechanical ռեզոնատորներով, տրանզիստորներ, որ կաթոդ ի Lithium-օդային մարտկոցների համար ultrasensitive քիմիական դետեկտորների , conductive ծածկույթներ, ինչպես նաեւ օգտագործման, ինչպես նաեւ հավելում է միացությունների.
Բարձր էներգիայի ուլտրաձայնի աշխատանքային սկզբունքը
Երբ հեղուկների բարձրացումն առաջացնում է բարձր ինտենսիվություններ, ձայնային ալիքները, որոնք տարածվում են հեղուկի մեխանիզմների մեջ, հանգեցնում են բարձր ճնշման (սեղմում) եւ ցածր ճնշման (հազվադեպ) ցիկլերի փոխարինման: Ցածր ճնշման ցիկլի ժամանակ բարձր ինտենսիվությամբ ուլտրաձայնային ալիքները հեղուկում ստեղծում են փոքր վակուումային փուչիկները կամ բացթողումները: Երբ փուչիկները հասնում են այն ծավալին, որտեղ նրանք այլեւս չեն կարողանում ներծծվել էներգիա, դրանք բարձր ճնշման ցիկլի ժամանակ ուժեղանում են: Այս երեւույթը կոչվում է կավիտացիա: Ներխուժման ընթացքում շատ բարձր ջերմաստիճան (մոտ 5000K) եւ ճնշումները (մոտ 2000 մետր) հասնում են տեղական մակարդակում: Ներխուժում cavitation պղպջակների նաեւ հանգեցնում է հեղուկ jets մինչեւ 280 / վրկ արագություն: (Suslick 1998) The Ultrasonically գեներացվել cavitation առաջացնում քիմիական եւ ֆիզիկական հետեւանքները, որոնք կարող են կիրառվել գործընթացներին.
Կավիտացիա-իջեցված sonochemistry տրամադրում է եզակի միջեւ փոխգործակցության, էներգետիկայի եւ կարեւորը, տաք կետերում ներսում փուչիկների ~ 5000 K, ճնշումները ~ 1000 բար, ջեռուցման եւ հովացման տեմպերի >1010K s-1; այդ արտակարգ պայմանները թույլատրել մուտք գործել մի շարք քիմիական ռեակցիայի տարածության սովորաբար չեն մատչելի, որը թույլ է տալիս սինթեզի համար մի լայն անսովոր nanostructured նյութերի. (Bang 2010)