-Րի վրա հիմնված գրաֆենի շերտազատում
Ուլտրաձայնային շերտազատումը թույլ է տալիս արտադրել մի քանի շերտ գրաֆեն ՝ առանց կոշտ լուծիչների օգտագործման, օգտագործելով միայն մաքուր ջուր: Բարձր էներգիայի վերամշակումը կարճ բուժման ընթացքում դելամինացնում է գրաֆենի թերթերը: Լուծիչներից խուսափելը գրաֆենի շերտազատումը վերածում է կանաչ, կայուն գործընթացի:
Գրաֆենի արտադրությունը հեղուկ փուլով շերտազատման միջոցով
Գրաֆենը կոմերցիոն կերպով արտադրվում է այսպես կոչված հեղուկ փուլային շերտազատման միջոցով: Գրաֆենի հեղուկ փուլային շերտազատումը պահանջում է օգտագործել թունավոր, էկոլոգիապես վնասակար և թանկարժեք լուծիչներ, որոնք օգտագործվում են որպես քիմիական նախնական բուժում կամ մեխանիկական ցրման տեխնիկայի հետ համատեղ: Գրաֆենի թերթերի մեխանիկական ցրման համար ուլտրաձայնացումը հաստատվել է որպես բարձր հուսալի, արդյունավետ և անվտանգ տեխնիկա `մեծ քանակությամբ բարձրորակ գրաֆենային թերթեր ամբողջությամբ արդյունաբերական մակարդակում արտադրելու համար: Քանի որ կոշտ լուծիչների օգտագործումը միշտ ուղեկցվում է ծախսերով, աղտոտմամբ, բարդ հեռացումով և հեռացումով, անվտանգության խնդիրներով, ինչպես նաև շրջակա միջավայրի բեռով, ոչ թունավոր և անվտանգ այլընտրանքը զգալիորեն ձեռնտու է: Գրաֆենի շերտազատումը, օգտագործելով ջուրը որպես վճարունակ և ուժային ուլտրաձայնային, մի քանի շերտի գրաֆենի թերթերի մեխանիկական շերտազատման համար, հետևաբար, շատ խոստումնալից տեխնիկա է կանաչ գրաֆենի արտադրության համար:
Ընդհանուր լուծիչները, որոնք հաճախ օգտագործվում են որպես հեղուկ փուլ ՝ գրաֆենի նանաթիթեղները ցրելու համար, ներառում են ՝ Dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), Tetramethylurea (TMU), Tetrahydrofuran (THF) ), պրոպիլեն կարբոնատացետոն (ԱՀ), էթանոլ և ֆորմամիդ:
Որպես կոմերցիոն մասշտաբով գրաֆենի շերտազատման արդեն երկարատև հաստատված տեխնիկա, ուլտրաձայնացումը հնարավորություն է տալիս ցածր գնով արտադրել բարձրորակ բարձր մաքրության գրաֆեն: Քանի որ ուլտրաձայնային գրաֆենի շերտազատումը կարող է ամբողջովին գծային մասշտաբավորված լինել ցանկացած ծավալի համար, բարձրորակ գրաֆենի փաթիլների արտադրական բերքը կարող է հեշտությամբ իրականացվել գրաֆենի զանգվածային արտադրության համար:
է UIP2000hdT 2 կՎտ հզոր ուլտրաձայնային ցրիչ է ՝ գրաֆենի շերտազատման և ցրման համար:
Գրաֆենի ուլտրաձայնային պիլինգը ջրի մեջ
Tyurnina et al. (2020 թ.) Հետաքննել է ամպլիտուդի և ձայնազերծման ինտենսիվության ազդեցությունը մաքուր ջրագրաֆիտային լուծույթների և դրա արդյունքում առաջացած գրաֆենի շերտավորման վրա: Ուսումնասիրության ընթացքում նրանք օգտագործել են Hielscher UP200S (200W, 24kHz), Ուլտրաձայնային շերտազատումը `օգտագործելով ջուր, կիրառվել է որպես մեկ քայլ գործընթաց` մի քանի շերտ գրաֆենի շերտազատման համար: 2 ժ-ի կարճ բուժումը բավարար էր բաց գավաթի sonication- ի տեղադրման մեջ մի քանի շերտ գրաֆեն արտադրելու համար:
Շրջանակների բարձր արագությամբ հաջորդականություն (ա-ից զ) նկարազարդող ջրի մեջ գրաֆիտի փաթիլի սոնո-մեխանիկական շերտազատում `օգտագործելով UP200- ները, 24 կՀց հզորության ուլտրաձայնիչ` 3 մմ սոնոտրոդով: Սլաքները ցույց են տալիս պառակտման (շերտազատման) տեղը պառակտման մեջ թափանցող խոռոչի փուչիկներով:
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)
Ուլտրաձայնային գրաֆենի շերտազատման օպտիմիզացում
Ուլտրաձայնային տեղադրումը, որն օգտագործվել է Tyurnina et al. (2020) -ը կարող է հեշտությամբ օպտիմիզացվել ավելի արդյունավետության և ավելի արագ շերտազատման համար `հոսքի միջոցով փակ ուլտրաձայնային ռեակտորի օգտագործման միջոցով: Ուլտրաձայնային ներմուծումը թույլ է տալիս զգալիորեն ավելի միասնական ուլտրաձայնային բուժում կատարել ամբողջ գրաֆիտի հումքի նկատմամբ. Գրաֆիտի / ջրի լուծույթի ուղղակիորեն սնուցում ուլտրաձայնային խոռոչի փակ տարածության մեջ, բոլոր գրաֆիտը դառնում է միատեսակ մոնտաժված, ինչը բերում է բարձրորակ գրաֆենի փաթիլների բարձր բերքատվության:
Hielscher Ultrasonics համակարգերը թույլ են տալիս ճշգրիտ վերահսկել մշակման բոլոր կարևոր պարամետրերը, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ժամանակը / պահումը, էներգիայի ներմուծումը (Վտ / մլ), ճնշումը և ջերմաստիճանը: Ուլտրաձայնային օպտիմալ պարամետրերի տեղադրումը հանգեցնում է առավելագույն եկամտաբերության, որակի և ընդհանուր արդյունավետության:
Ինչպե՞ս է ուլտրաձայնացումը խթանում գրաֆենի շերտազատումը
Երբ բարձր էներգիայի ուլտրաձայնային ալիքները զուգորդվում են գրաֆիտի փոշու և ջրի խառնուրդի կամ որևէ լուծիչի հետ, սոնոմեխանիկական ուժերը, ինչպիսիք են բարձր կտրվածքը, ինտենսիվ խռովությունները և բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի տարբերությունները, ստեղծում են էներգետիկ ինտենսիվ պայմաններ: Էներգիայով ինտենսիվ այս պայմանները ակուստիկ խոռոչի երեւույթի արդյունք են: Կարդացեք ավելին ուլտրաձայնային խոռոչի մասին այստեղ:
Էլեկտրաէներգիայի ուլտրաձայնը սկսում է գրաֆիտի փոշու ընդլայնումը, քանի որ հեղուկները սեղմվում են գրաֆենային շերտերի միջև, որոնցից կազմված է գրաֆիտը: Ուլտրաձայնային կտրող ուժերը շերտազատում են գրաֆենի մեկ թերթերը և ցրում դրանք լուծույթի մեջ որպես գրաֆենի փաթիլներ: Waterրի մեջ գրաֆենի երկարատև կայունություն ստանալու համար անհրաժեշտ է մակերեսային ակտիվացնող նյութ:
Գրաֆենի շերտավորման ուլտրաձայնային հեղուկ փուլային շերտազատման տեխնիկա:
Ուսումնասիրություն և նկար ՝ Tyurnina et al., 2021:
Գրաֆենի շերտազատման համար բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային միջոցներ
Hielscher- ի ուլտրաձայնիչների խելացի առանձնահատկությունները նախատեսված են երաշխավորելու հուսալի շահագործում, վերարտադրվող արդյունքներ և օգտագործողի հարմարավետություն: Գործառնական պարամետրերը հեշտությամբ հասանելի են և հավաքվում են ինտուիտիվ ընտրացանկի միջոցով, որը կարող է հասանելի լինել թվային գունավոր սենսորային ցուցադրման և զննարկիչի հեռակառավարման միջոցով: Հետևաբար, մշակման բոլոր պայմանները, ինչպիսիք են զուտ էներգիան, ընդհանուր էներգիան, լայնությունը, ժամանակը, ճնշումը և ջերմաստիճանը, ավտոմատ կերպով գրանցվում են ներկառուցված SD քարտի վրա: Սա թույլ է տալիս Ձեզ վերանայել և համեմատել նախորդ ձայնազերծման աշխատանքները և օպտիմալացնել գրաֆենի շերտազատման գործընթացը առավելագույն արդյունավետության համար:
Hielscher Ultrasonics համակարգերն ամբողջ աշխարհում օգտագործվում են բարձրորակ գրաֆենային թերթերի և գրաֆենի օքսիդների արտադրության համար: Hielscher արդյունաբերական ուլտրաձայնիչները կարող են հեշտությամբ գործարկել բարձր ամպլիտուդներ շարունակական շահագործման ընթացքում (24/7/365): Ամպլիտուտները մինչև 200 μm կարող են հեշտությամբ շարունակաբար առաջանալ ստանդարտ սոնոտրոդներով (ուլտրաձայնային զոնդեր / եղջյուրներ և cascatrodesTM) Նույնիսկ ավելի բարձր ամպլիտուդների համար կան հարմարեցված ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ: Իրենց ամրության և ցածր սպասարկման շնորհիվ մեր ուլտրաձայնային շերտազատման համակարգերը սովորաբար տեղադրվում են ծանր կիրառության և պահանջկոտ միջավայրում:
Hielscher ուլտրաձայնային պրոցեսորները գրաֆենի շերտազատման համար արդեն տեղադրված են ամբողջ աշխարհում `առևտրային մասշտաբով: Դիմեք մեզ հիմա ՝ ձեր գրաֆենի արտադրության գործընթացը քննարկելու համար: Մեր լավ փորձառու աշխատակիցները ուրախ կլինեն ավելի շատ տեղեկություններ կիսել շերտազատման գործընթացի, ուլտրաձայնային համակարգերի և գնագոյացման վերաբերյալ:
Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:
| խմբաքանակի Volume | Ծախսի Rate | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 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 |
Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!
Hielscher Ultrasonics- ը արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային համասեռացուցիչներ `լաբորատոր, պիլոտային և արդյունաբերական մասշտաբով ծրագրերը խառնելու, ցրելու, էմուլգացման և արդյունահանման համար:
Գրականություն / Հղումներ
- 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. 737-747.
(Available under a Creative Commons Attribution 4.0: CC BY-NC-ND 4.0. See full terms here.) - Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-assisted rapid exfoliation of graphite platelets into high quality water-dispersible graphene sheets. RSC Advances 5, 2015. 26482–26490.
- Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
- Štengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
Փաստեր Worth Իմանալով
Graphene
Graphene է monolayer է sp2-bonded ածխածնի ատոմների. Graphene առաջարկում յուրահատուկ նյութական հատկանիշներ, ինչպիսիք են արտահերթ մեծ տեսակարար մակերեսով (2620 մ2գ-1), Վերադաս մեխանիկական հատկությունների հետ Յանգի մոդուլի 1 tpa եւ ներքին ամրության 130 Համայնքներ, Հյուսիսային Ամերիկայի, չափազանց բարձր էլեկտրոնային ջերմահաղորդություն (սենյակ ջերմաստիճանը էլեկտրոն շարժունակությունը 2.5 × 105 սմ2 Վ-1ի-1), Շատ բարձր ջերմային ջերմահաղորդություն (վերեւում 3000 W m K-1), Անունը կարեւորագույն հատկությունները: Շնորհիվ իր վերադաս նյութական հատկությունների, Graphene մեծապես օգտագործվում է զարգացման եւ արտադրության բարձր կատարողական մարտկոցների, վառելիքի բջիջները, արեւային բջիջների, supercapacitor, ջրածնի պահեստարաններ, էլեկտրամագնիսական վահաններով եւ էլեկտրոնային սարքերի. Ավելին, Graphene է ներառված բազմաթիվ նանոկոմպոզիտներում եւ կոմպոզիցիոն նյութերի, ինչպես նաեւ ամրապնդելով հավելում, օրինակ ի պոլիմերների, խեցեղեն եւ մետաղական մատրիցաների. Շնորհիվ իր բարձր ջերմահաղորդություն, Graphene է կարեւոր բաղադրիչն է conductive ներկերի եւ inks.
Արագ եւ անվտանգ Ուլտրաձայնային պատրաստում արատ ազատ graphene խոշոր ծավալների ցածր ծախսերի թույլ է տալիս ընդլայնելու դիմումները graphene է ավելի ու ավելի շատ ոլորտներում:
Գրաֆենը ածխածնի մեկ ատոմային հաստ շերտ է, որը կարող է նկարագրվել որպես գրաֆենի մեկ շերտ կամ 2D կառուցվածք (մեկ շերտային գրաֆենե = SLG): Graphene- ն ունի աննկարագրելիորեն մեծ կոնկրետ մակերեսային տարածք եւ բարձրակարգ մեխանիկական հատկություններ (Young TPa մոդուլը եւ 130 GPa ներքին հզորությունը), առաջարկում է մեծ էլեկտրոնային եւ ջերմային հաղորդունակություն, լիցքավորիչի շարժունակություն, թափանցիկություն եւ գազերի անթափանցելիություն: Այս նյութական հատկանիշների շնորհիվ գրաֆինը օգտագործվում է որպես ամրապնդող հավելում, կոմպոզիտների իր ուժը, հաղորդունակությունը եւ այլն: Գրաֆենի բնութագրերը համատեղելու համար այլ նյութերի հետ միասին գրաֆինը պետք է ցրվի բարդի մեջ կամ կիրառվի որպես բարակ ժապավեն վերին մասում:
Բարձր կատարողական ուլտրաձայնային: Hielscher- ի արտադրանքի տեսականին ընդգրկում է կոմպակտ լաբորատոր ուլտրաձայնային համակարգիչից մինչև նստարանային ստորաբաժանումների ամբողջ արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերը: