Dispersi Ultrasonik untuk Graphene
- Untuk menggabungkan graphene menjadi komposit, graphene harus terdispersi / dikelupas sebagai nano-sheets tunggal secara merata ke dalam formulasi. Semakin tinggi nilai deaglomerasi, semakin baik sifat material luar biasa yang dieksploitasi.
- Dispersi ultrasonik memungkinkan untuk distribusi partikel superior dan stabilitas dispersi – bahkan ketika merumuskan pada konsentrasi tinggi dan viskositas.
- Pengolahan graphene ultrasonik memberikan kualitas dispersi yang luar biasa dan metode pencampuran konvensional yang luar biasa jauh.
Dispersi Ultrasonik untuk Graphene
Untuk meminjamkan karakteristik material grafene yang menonjol seperti kekuatan, graphene harus terdispersi menjadi matriks atau diaplikasikan sebagai lapisan film tipis ke substrat. Aglomerasi, sedimentasi, dan dispersi ke dalam matriks (atau distribusi partikel pada substrat, masing-masing) adalah faktor penting yang mempengaruhi sifat material yang dihasilkan.
Karena sifat hidrofobiknya, pembuatan dispersi graphene yang stabil dan sangat pekat tanpa surfaktan atau dispersan adalah tugas yang menantang. Untuk mengatasi gaya van der Waals, kekuatan shear yang kuat dihasilkan oleh Kavitasi ultrasonik adalah metode yang paling canggih untuk mempersiapkan dispersi yang stabil.
Grafena dengan konduktivitas listrik tinggi (712 S · m-1), dispersi yang baik dan konsentrasi tinggi dapat dengan mudah disiapkan dengan menggunakan disperser ultrasonik, seperti UIP2000hdT atau UIP4000. Sonikasi memungkinkan untuk mempersiapkan dispersi graphene yang stabil pada suhu proses yang rendah kira-kira. 65 ° C.
SEM citra nanosheets graphene ultrasonically tersebar
Sistem ultrasonik Hielscher yang kuat mampu memproses graphene dan grafit dalam volume besar, misalnya untuk pengelupasan di fasa-cair dan dispersi graphene. Kontrol yang tepat atas parameter proses memungkinkan peningkatan proses ultrasonik tanpa batas dari bench-top ke produksi komersial penuh.
Ultrasonically exfoliated beberapa lapisan graphene dengan approx. 3-4 lapisan dan kira-kira. Ukuran 1μm dapat (re-) terdispersi pada konsentrasi paling sedikit 63 mg / mL.
-
- graphene berkualitas tinggi
- hasil yang tinggi
- dispersi yang seragam
- konsentrasi yang tinggi
- viskositas yang tinggi
- proses yang cepat
- biaya yang rendah
- throughput yang tinggi
- Sangat efisien
- ramah lingkungan
7kW reaktor ultrasonik untuk dispersi graphene
Ultrasonic Dispersing Systems
Hielscher Ultrasonics menawarkan sistem ultrasonik berdaya tinggi untuk pengelupasan dan dispersi graphene dan grafit berlapis bulk menjadi grafene mono, bi dan sedikit berlapis. Prosesor ultrasonik yang andal dan reaktor yang canggih memberikan daya yang dibutuhkan, kondisi proses serta kontrol yang presisi, sehingga hasil proses ultrasonik bisa disetel sesuai dengan tujuan proses yang diinginkan.
Salah satu parameter proses yang paling penting adalah amplitudo ultrasonik (perpindahan getaran pada horn ultrasonik). Hielscher's ultrasonik untuk sistem industri Dibangun untuk menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam 24 jam sehari. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, Hielscher menawarkan probe ultrasonik yang disesuaikan. Semua prosesor ultrasonik kami dapat disesuaikan dengan kondisi proses yang diinginkan dan mudah dipantau melalui perangkat lunak built-in. Hal ini memastikan keandalan, kualitas dan hasil reproducible yang tinggi. Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini membuat sonication menjadi teknologi produksi yang disukai untuk persiapan berskala besar nanosheet graphene mono dan sedikit berlapis.
Menawarkan rangkaian produk ultrasonik dan aksesoris yang beragam (seperti sonotrodes dan reaktor dengan berbagai ukuran dan geometri), kondisi dan faktor reaksi yang paling sesuai (misalnya reagen, masukan energi ultrasonik per volume, tekanan, suhu, laju aliran dll.) Dapat Dipilih untuk mendapatkan kualitas tertinggi. Karena reaktor ultrasonik kami dapat ditekan hingga beberapa ratus barg, sonikasi pasta yang sangat kental dengan 250.000 centipoise tidak menjadi masalah bagi sistem ultrasonik Hielscher.
Karena faktor-faktor ini, delaminasi ultrasonik / pengelupasan kulit dan pendispersian melapaui teknik grinding dan milling konvensional.
- Ultrasound dengan Kekuatan Besar
- kekuatan shear yang tinggi
- dapat dipakai untuk tekanan yang tinggi
- prngontrolan yang tepat
- skalabilitas yang mulus (linier)
- batch dan flow-through
- Hasil yang dapat digandakan
- handal
- sangat kuat
- Efisiensi energi yang tinggi
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Literatur / Referensi
- Ivanov R., Hussainova I., Aghayan M., Petrov M. (2014): Graphene Dilapisi Alumina nanofibres sebagai Zirconia Penguatan. 9 International DAAAM Baltik Konferensi Teknik industri 24-26 April 2014, Tallinn, Estonia.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): CrPS terkelupas4 dengan Fotokonduktivitas yang Menjanjikan. Vol.16 Kecil, Edisi1. 9 Januari 2020.
- Štengl V., Henych J. M. Adil, Ecorchard P. (2014): USG pengelupasan analog anorganik dari graphene. Nano Research Letters 9 (1), 2014.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Grafena
Graphene adalah lapisan karbon satu atom yang tebal, yang dapat digambarkan sebagai struktur single layer atau 2D graphene (singel layer graphene = SLG). Graphene memiliki luas permukaan spesifik yang luar biasa besar dan sifat mekanik yang superior (Young modulus dari 1 TPa dan kekuatan intrinsik 130 GPa), menawarkan konduktivitas elektronik dan termal yang hebat, mobilitas pembawa muatan, transparansi, dan tidak dapat ditembus oleh gas. Karena karakteristik material ini, graphene digunakan sebagai aditif penguat untuk memberi komposit kekuatan, konduktivitas, dan sebagainya. Agar dapat menggabungkan karakteristik graphene dengan bahan lainnya, graphene harus didispersikan ke dalam senyawa atau diaplikasikan sebagai lapisan film tipis. Ke substrat
Pelarut umum, yang sering digunakan sebagai fasa cair untuk menyebarkan nanosheets graphene, meliputi Dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), Tetramethylurea (TMU, Tetrahydrofuran (THF) , Propilena karbonataseton (PC), etanol, dan formamida.
Mengapa Berbasis Graphene Komposit?
Grafena adalah dengan ketebalan satu atom tertipis, dengan berat sekitar. 0,77 mg per 1m2 yang paling ringan, dan dengan kekakuan tarik 150.000.000 psi (100-300 kali lebih kuat dari baja) dan kekuatan tarik 130.000.000.000 pascal merupakan bahan terkuat yang diketahui. Selanjutnya, graphene adalah konduktor termal terbaik (pada suhu kamar dengan (4,84 ± 0,44) × 103 ke (5,30 ± 0,48) × 103 W · m-11 · K-1) Dan konduktor listrik terbaik (mobilitas elektron yang lebih tinggi 15.000 cm2· V-1· S-1). Karakteristik penting lain dari graphene adalah sifat optiknya dengan penyerapan cahaya pada πα≈2,3% cahaya putih, dan tampilannya yang transparan.
Dengan memasukkan graphene ke dalam matriks, karakteristik material yang menonjol dapat ditransfer ke komposit yang dihasilkan, yang menawarkan fungsionalitas unik. Komposit graphene-reinforced tersebut menawarkan kemungkinan baru untuk pengembangan material dan aplikasi industri. Karena karakteristiknya, graphene dan graphene-composites sudah tersebar luas dalam pembuatan baterai berkinerja tinggi, supercapacitors, tinta konduktif, pelapis, sistem fotovoltaik dan perangkat elektronik.
Prosesor ultrasonik Hielscher yang kuat memberikan kekuatan shear yang tinggi, yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya van der Waals guna mendistribusikan nanosheets graphene secara seragam ke dalam matriks komposit. Penyebar ultrasonik seperti UIP2000hdT atau UIP16000 digunakan untuk menghasilkan graphene dan graphene oxide-reinforced nano-composites.