Water-Based Graphene Exfoliation

超音波剥離は、純水のみを使用して、過酷な溶媒を使用せずに数層のグラフェンを製造することを可能にする。高出力超音波処理は、短時間の処理でグラフェンシートを剥離します。溶剤を避けることで、グラフェンの剥離は環境に配慮した持続可能なプロセスに変わります。

液相剥離によるグラフェン製造

グラフェンの剥離のための超音波反応器。グラフェンは、いわゆる液相剥離によって商業的に製造されています。グラフェンの液相剥離には、有毒で環境に有害で高価な溶剤を使用する必要があり、化学的前処理として、または機械的分散技術と組み合わせて使用されます。グラフェンシートの機械的分散のために、超音波処理は、完全に工業レベルで高品質のグラフェンシートを大量に製造するための非常に信頼性が高く、効率的で安全な技術として確立されています。刺激の強い溶剤の使用には、常にコスト、汚染、複雑な除去と廃棄、安全上の懸念、および環境負荷が伴うため、無毒で安全な代替手段は非常に有利です。したがって、水を溶媒として使用し、数層のグラフェンシートを機械的に層間剥離するためのパワー超音波を使用したグラフェン剥離は、グリーングラフェン製造にとって非常に有望な技術です。
グラフェンナノシートを分散させるための液相としてよく使用される一般的な溶媒には、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、テトラメチル尿素(TMU)、テトラヒドロフラン(THF)、炭酸プロピレンアセトン(PC)、エタノール、ホルムアミドなどがあります。
商業規模でのグラフェン剥離のためのすでに長期的に確立された技術として、超音波処理は低コストで高純度の高品質グラフェンを製造することを可能にする。超音波グラフェン剥離は、任意の体積に完全に線形にスケーリングできるため、高品質のグラフェンフレークの生産収率は、グラフェンの大量生産に容易に実装できます。

資料請求




私たちの注意点 プライバシーポリシー.


超音波分散機UIP2000hdT、グラフェンの剥離と分散のための2000ワットの強力な音波システム。

UIP2000hdTは、2kWの強力な超音波分散機です グラフェンの剥離と分散用。

水中のグラフェンの超音波剥離

Tyurninaら(2020)は、純水グラファイト溶液および結果として生じるグラフェン剥離に対する振幅および超音波処理強度の影響を調査した。研究では、彼らはヒールシャーUP200S(200W、24kHz)を使用しました。水を用いた超音波剥離は、数層のグラフェン層間剥離のための単一ステッププロセスとして適用された。2時間の短い処理は、オープンビーカー超音波処理装置で数層のグラフェンを製造するのに十分であった。

Ultrasonic graphene exfoliation in water

A high-speed sequence (from a to f) of frames illustrating sono-mechanical exfoliation of a graphite flake in water UP200s、24mmソノトロードを備えた3kHz超音波装置を使用します。 Arrows show the place of splitting (exfoliation) with cavitation bubbles penetrating the split.
© Tyurnina et al., 2020

超音波グラフェン剥離の最適化

超音波プロセッサUP200Stは、ソノトロードとすりガラスの接合部を備えています。Tyurnina et al.(2020)によって使用される超音波セットアップは、フロースルーモードで閉鎖超音波反応器を使用することにより、より効率的で迅速な剥離のために容易に最適化することができる。超音波インライン処理は、すべてのグラファイト原料の有意により均一な超音波処理を可能にする:超音波キャビテーションの限られた空間に直接グラファイト/水溶液を供給すると、すべてのグラファイトは均一に超音波処理され、高品質のグラフェンフレークの高収率をもたらす。
ヒールシャー超音波システムは、振幅、時間/保持、エネルギー入力(Ws / mL)、圧力、温度など、すべての重要な処理パラメータを正確に制御することができます。最適な超音波パラメータを設定することで、最高の歩留まり、品質、全体的な効率が得られます。

超音波処理はどのようにしてグラフェン剥離を促進しますか

高出力の超音波がグラファイト粉末と水または任意の溶媒のスラリーに結合されると、高せん断、激しい乱流、高圧および温度差などの音響力学的力がエネルギー強度の高い状態を作り出します。これらのエネルギー集約的な条件は、音響キャビテーションの現象の結果です。
超音波キャビテーションの詳細については、こちらをご覧ください。
パワー超音波は、グラファイトが構成されているグラフェン層間で流体が押されるので、グラファイト粉末の膨張を開始する。超音波せん断力は、グラフェンの単一シートを剥離し、それらを溶液中にグラフェンフレークとして分散させる。水中でのグラフェンの長期安定性を得るには、界面活性剤が必要です。

超音波装置 UP200St (200W) 界面活性剤として1%wtのTween80を使用して水中にカーボンブラックを分散させる。

Ultrasonic Dispersion of Carbon Black using the ultrasonicator UP200St

Video Thumbnail

グラフェン剥離の超音波液相剥離のメカニズム。Tyurnina et al., 2021による研究と写真。

グラフェン剥離の超音波液相剥離のメカニズム。
Tyurnina et al., 2021による研究と写真。

資料請求




私たちの注意点 プライバシーポリシー.


グラフェン剥離のための高性能超音波装置

のスマートな機能は ヒールシャー超音波装置 信頼性の高い操作、再現性のある結果および使いやすさを保証するように設計されています。操作設定は、デジタルカラータッチディスプレイとブラウザのリモートコントロールを介してアクセスできる直感的なメニューから簡単にアクセスしてダイヤルできます。したがって、正味エネルギー、総エネルギー、振幅、時間、圧力、温度などのすべての処理条件が内蔵SDカードに自動的に記録されます。これにより、以前の超音波処理の実行を修正して比較し、グラフェン剥離プロセスを最高の効率に最適化することができます。
ヒールシャー超音波装置は、ブラウザ制御を介して遠隔操作することができます。超音波処理パラメータは、プロセス要件に合わせて正確に監視および調整することができます。ヒールシャー超音波システムは、高品質のグラフェンシートと酸化グラフェンの製造に世界中で使用されています。ヒールシャー工業用超音波装置は、連続運転(24/7/365)で高振幅を簡単に実行できます。最大200μmの振幅は、標準的なソノトロード(超音波プローブ/ホーン、 カスカトロードTM).さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。堅牢性とメンテナンスの手間がかからないため、当社の超音波剥離システムは、一般的にヘビーデューティ用途や要求の厳しい環境に設置されています。

グラフェン剥離用のヒールシャー超音波プロセッサは、すでに世界中で商業規模で設置されています。グラフェン製造プロセスについて今すぐお問い合わせください!経験豊富なスタッフが、角質除去プロセス、超音波システム、価格設定に関する詳細情報を喜んで共有します。

 
To learn more about ultrasonic graphene synthesis, dispersion and functionalization, please click here:

 

以下の表は、超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

バッチボリューム流量推奨デバイス
1〜500mL10〜200mL/分UP100Hシリーズ
10〜2000mL20〜400mL/minUP200HT, UP400セント
0.1〜20L0.2〜4L / minUIP2000hdT
10〜100L2〜10L/minUIP4000hdt
N.A.さん10〜100L/minUIP16000
N.A.さん大きいクラスタ UIP16000

Contact Us! / Ask Us!

詳細情報を求める

Please use the form below to request additional information about ultrasonic processors, applications and price. We will be glad to discuss your process with you and to offer you an ultrasonic system meeting your requirements!









私たちの注意点 プライバシーポリシー.


超音波高剪断ホモジナイザーは、実験室、ベンチトップ、パイロット、工業処理で使用されます。

ヒールシャー超音波は、実験室、パイロットおよび工業規模での混合用途、分散、乳化および抽出のための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。



文献・参考文献

知っておく価値のある事実

What is Graphene?

Graphene sheet Graphene is a monolayer of sp2-bonded carbon atoms. Graphene offers unique material characteristics such as an extraordinary large specific surface area (2620 m2 g-1), superior mechanical properties with a Young’s modulus of 1 TPa and an intrinsic strength of 130 GPa, an extremely high electronic conductivity (room-temperature electron mobility of 2.5 × 105 cm2 V-1 s-1), very high thermal conductivity (above 3000 W m K-1), to name the most important properties. Due to its superior material properties, graphene is heavily used in the development and production of high performance batteries, fuel cells, solar cells, supercapacitor, hydrogen storages, electromagnetic shields and electronic devices. Furthermore, graphene is incorporated into many nanocomposites and composite materials as reinforcing additive, e.g. in polymers, ceramics and metal matrices. Due to its high conductivity, graphene is an important component of conductive paints and inks.
欠陥のないグラフェンを低コストで大量に迅速かつ安全に超音波調製することで、グラフェンの用途をますます多くの産業に広げることができます。
Graphene is a one-atom-thick layer of carbon, which can be described as a single-layer or 2D structure of graphene (single layer graphene = SLG). Graphene has an extraordinarily large specific surface area and superior mechanical properties (Young’s modulus of 1 TPa and intrinsic strength of 130 GPa), offers great electronic and thermal conductivity, charge carrier mobility, transparency, and is impermeable to gases. Due to these material characteristics, graphene is used as reinforcing additive to give composites its strength, conductivity, etc. In order to combine the characteristics of graphene with other materials, graphene must be dispersed into the compound or is applied as a thin-film coating onto a substrate.


ヒールシャー超音波は、実験室から工業用サイズまで高性能超音波ホモジナイザーを供給しています。

高性能超音波!ヒールシャーの製品範囲は、コンパクトなラボ用超音波装置からベンチトップユニット、フル産業用超音波システムまでの全範囲をカバーしています。


私たちはあなたのプロセスについて喜んで話し合います。

Let's get in contact.