გრაფენის ოქსიდი – ულტრაბგერითი აქერცვლა და დისპერსია
ულტრაბგერითი აქერცვლა არის ფართოდ გამოყენებული ტექნიკა გრაფენის ოქსიდის წარმოებისთვის გრაფიტის ოქსიდის თხელ, ერთ ან რამდენიმე ფენიან გრაფენის ფურცლებად დაშლით. Hielscher sonicators ქმნიან ინტენსიურ აკუსტიკური კავიტაციას, სადაც ენერგიით მკვრივი ულტრაბგერითი ტალღები წარმოქმნის მაღალი ენერგიის მიკრობუშტებს თხევად გარემოში. ეს კოლაფსირებული ბუშტები ქმნიან ათვლის ძალებს, რომლებიც გამოყოფენ გრაფიტის ოქსიდის ფენებს და ეფექტურად ასუფთავებენ მათ გრაფენის ოქსიდის ნანოფურცლებად. ისარგებლეთ მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი, რათა თქვენი გრაფენის ოქსიდზე დაფუძნებული აპლიკაცია მომდევნო დონეზე გადაიტანოთ!
გრაფენის ოქსიდის ულტრაბგერითი ექსფოლაცია
გრაფენის ოქსიდი არის წყალში ხსნადი, ამფიფილური, არატოქსიკური, ბიოდეგრადირებადი და ადვილად იშლება სტაბილურ კოლოიდებში. ულტრაბგერითი აქერცვლა და დისპერსია არის ძალიან ეფექტური, სწრაფი და ეკონომიური მეთოდი გრაფენის ოქსიდის სინთეზის, დისპერსიისა და ფუნქციონალიზაციისთვის სამრეწველო მასშტაბით. ქვედა დინების დამუშავებისას, ულტრაბგერითი დისპერსერები აწარმოებენ მაღალი ხარისხის გრაფენის ოქსიდ-პოლიმერის კომპოზიტებს.
ულტრაბგერითი ექსფოლიაციის უპირატესობები
ულტრაბგერითი აქერცვლა გთავაზობთ რამდენიმე უპირატესობას, მათ შორის სიმარტივეს, მასშტაბურობას და გარემოსდაცვით კეთილგანწყობას, რადგან ის, როგორც წესი, არ საჭიროებს უხეში ქიმიკატებს ან რთულ დამუშავებას. გარდა ამისა, ის იძლევა ზუსტი კონტროლის საშუალებას გრაფენის ოქსიდის ნანოფურცლების ზომასა და სისქეზე, რაც გადამწყვეტია მათი თვისებების დასარეგულირებლად სხვადასხვა აპლიკაციებში.
სამრეწველო sonicator UIP16000hdT მაღალი გამტარუნარიანობის დროს გრაფენის ოქსიდის აქერცლისთვის
პროტოკოლი: გრაფენის ოქსიდის ულტრაბგერითი აქერცვლა
გრაფენის ოქსიდის (GO) ნანოფურცლების ზომის გასაკონტროლებლად, აქერცვლის მეთოდი მნიშვნელოვან ფაქტორს თამაშობს. მისი ზუსტად კონტროლირებადი პროცესის პარამეტრების გამო, ულტრაბგერითი აქერცვლა არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული დელამინაციის ტექნიკა მაღალი ხარისხის გრაფენისა და გრაფენის ოქსიდის წარმოებისთვის.
გრაფიტის ოქსიდიდან გრაფენის ოქსიდის ულტრაბგერითი ექსფოლიაციისთვის ხელმისაწვდომია სხვადასხვა პროტოკოლი. იპოვეთ სამაგალითო პროტოკოლი ულტრაბგერითი გრაფენის ოქსიდის ექსფოლიაციისთვის ქვემოთ:
გრაფიტის ოქსიდის ფხვნილი შერეულია წყალხსნარში KOH-ში pH მნიშვნელობით 10. აქერცვლა და შემდგომი დისპერსიისთვის გამოიყენება ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი UP200St (200W). ამის შემდეგ, K+ იონები მიმაგრებულია გრაფენის ბაზალურ სიბრტყეზე, რათა გამოიწვიოს დაბერების პროცესი. დაბერება მიიღწევა მბრუნავი აორთქლების პირობებში (2 სთ). ჭარბი K+ იონების მოსაშორებლად ფხვნილი ირეცხება და ცენტრიფუგირდება სხვადასხვა დროს.
მიღებულ ნარევს ცენტრიფუგირებენ და აშრობენ ყინვაში, რის შედეგადაც იშლება გრაფენის ოქსიდის ფხვნილი.
გამტარი გრაფენის ოქსიდის პასტის მომზადება: გრაფენის ოქსიდის ფხვნილი შეიძლება გაიფანტოს დიმეთილფორმამიდში (DMF) გაჟღერებით, გამტარი პასტის წარმოქმნის მიზნით. (ჰანი და სხვ. 2014)
ულტრაბგერითი გრაფენის ოქსიდის ექსფოლიაციის მექანიზმი
(სურათი: Potts et al. 2011)
გრაფენის ოქსიდის ულტრაბგერითი ფუნქციონალიზაცია
Sonication წარმატებით გამოიყენება გრაფენის ოქსიდის (GO) პოლიმერებსა და კომპოზიტებში ჩართვისთვის.
მაგალითები:
- გრაფენის ოქსიდი-TiO2 მიკროსფეროს კომპოზიტი
- პოლისტირონი-მაგნიტი-გრაფენის ოქსიდის კომპოზიტი (ბირთვი-გარსი სტრუქტურა)
- პოლისტიროლის შემცირებული გრაფენის ოქსიდის კომპოზიტები
- პოლიანილინის ნანობოჭკოვანი დაფარული პოლისტიროლის/გრაფენის ოქსიდის (PANI-PS/GO) ბირთვის გარსის კომპოზიტი
- პოლისტიროლის ინტერკალირებული გრაფენის ოქსიდი
- პ-ფენილენდიამინი-4ვინილბენზენ-პოლისტირონის მოდიფიცირებული გრაფენის ოქსიდი
ულტრაბგერითი UP400St გრაფენის ნანოთრომბოციტების დისპერსიების მოსამზადებლად
ულტრაბგერითი ექსფოლიაციით წარმოებული გრაფენის ოქსიდის გამოყენება
ულტრაბგერითი ექსფოლიაციის საშუალებით წარმოქმნილი გრაფენის ოქსიდს ფართო გამოყენება აქვს სხვადასხვა სფეროებში. ელექტრონიკაში იგი გამოიყენება მოქნილ გამტარ ფილმებში და სენსორებში; ენერგიის შენახვაში, ის აძლიერებს ბატარეების და სუპერკონდენსატორების მუშაობას. გრაფენის ოქსიდის ანტიბაქტერიული თვისებები მას ღირებულს ხდის ბიოსამედიცინო პროგრამებში, ხოლო მისი მაღალი ზედაპირის ფართობი და ფუნქციური ჯგუფები ხელსაყრელია კატალიზისა და გარემოს აღდგენისთვის. მთლიანობაში, ულტრაბგერითი აქერცვლა ხელს უწყობს მაღალი ხარისხის გრაფენის ოქსიდის ეფექტურ წარმოებას უახლესი ტექნოლოგიების გამოსაყენებლად.
სონიკატორები გრაფენისა და გრაფენის ოქსიდის დამუშავებისთვის
Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით სისტემებს გრაფენისა და გრაფენის ოქსიდის აქერცვლის, გაფანტვისა და დამუშავებისთვის. სანდო ულტრაბგერითი პროცესორები და დახვეწილი რეაქტორები უზრუნველყოფენ ზუსტ კონტროლს, რაც საშუალებას აძლევს ულტრაბგერითი პროცესების დარეგულირებას სასურველ მიზნებამდე.
ერთ-ერთი გადამწყვეტი პარამეტრია ულტრაბგერითი ამპლიტუდა, რომელიც განსაზღვრავს ულტრაბგერითი ზონდის ვიბრაციულ გაფართოებას და შეკუმშვას. Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითები აწვდიან მაღალ ამპლიტუდებს, 200 μm-მდე, მუდმივად მუშაობს 24/7 რეჟიმში. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის, ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი ზონდები. ყველა პროცესორი შეიძლება ზუსტად იყოს მორგებული პროცესის პირობებზე და მონიტორინგი ჩაშენებული პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით, რაც უზრუნველყოფს საიმედოობას, თანმიმდევრულ ხარისხს და რეპროდუქციულ შედეგებს.
Hielscher sonicators არის მტკიცე და შეუძლიათ მუდმივად იმუშაონ მძიმე სამუშაო გარემოში, რაც აქცევს სონიფიკაციას სასურველ წარმოების ტექნოლოგიად ფართომასშტაბიანი გრაფენის, გრაფენის ოქსიდისა და გრაფიკული მასალის მომზადებისთვის.
ულტრაბგერითი აპარატების და აქსესუარების ფართო პროდუქციის ასორტიმენტი, მათ შორის სონოტროდები და რეაქტორები სხვადასხვა ზომის და გეომეტრიით, საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ ოპტიმალური რეაქციის პირობები და ფაქტორები, როგორიცაა რეაგენტები, ულტრაბგერითი ენერგიის შეყვანა, წნევა, ტემპერატურა და ნაკადის სიჩქარე, რათა მიაღწიოთ უმაღლესი ხარისხის. . Hielscher-ის ულტრაბგერითი რეაქტორებს შეუძლიათ რამდენიმე ასეულამდე ბარგის ზეწოლაც კი, რაც შესაძლებელს გახდის მაღალი ბლანტიანი პასტების გაჟღერებას, რომელთა სიბლანტე აღემატება 250,000 სენტიპოიზს.
ულტრაბგერითი დელიმინაცია და აქერცვლა აღემატება ჩვეულებრივ ტექნიკას ამ ფაქტორების გამო.
- მაღალი სიმძლავრე
- მაღალი ათვლის ძალები
- მაღალი წნევა გამოიყენება
- ზუსტი კონტროლი
- უწყვეტი მასშტაბურობა (წრფივი)
- პარტიული და უწყვეტი
- განმეორებადი შედეგები
- საიმედოობა
- სიმტკიცე
- მაღალი ენერგოეფექტურობა
ულტრაბგერითი სისტემა გრაფენის ოქსიდის აქერცლისთვის
დამატებითი ინფორმაციისთვის ულტრაბგერითი გრაფენის სინთეზის, დისპერსიისა და ფუნქციონალიზაციის შესახებ, გთხოვთ, დააწკაპუნოთ აქ:
- გრაფენის წარმოება
- გრაფენის ნანოთრომბოციტები
- წყლის დაფუძნებული გრაფენის აქერცვლა
- წყალში დისპერსიული გრაფენი
- გრაფენის ოქსიდი
- ქსენები
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
ულტრაბგერა და კავიტაცია: როგორ ხდება გრაფიტის ექსფოლიაცია გრაფენის ოქსიდამდე სონიკაციის გამოყენებით?
გრაფიტის ოქსიდის (GrO) ულტრაბგერითი აქერცვლა ეფუძნება აკუსტიკური კავიტაციის შედეგად გამოწვეულ მაღალ ათვლის ძალას. აკუსტიკური კავიტაცია წარმოიქმნება მაღალი წნევის / დაბალი წნევის მონაცვლეობითი ციკლების გამო, რომლებიც წარმოიქმნება სითხეში ძლიერი ულტრაბგერითი ტალღების შეერთებით. დაბალი წნევის ციკლების დროს წარმოიქმნება ძალიან მცირე სიცარიელე ან ვაკუუმის ბუშტები, რომლებიც იზრდება მონაცვლეობით დაბალი წნევის ციკლებზე. როდესაც ვაკუუმის ბუშტები მიაღწევენ იმ ზომას, რომ მათ არ შეუძლიათ მეტი ენერგიის შთანთქმა, ისინი ძლიერად იშლება მაღალი წნევის ციკლის დროს. ბუშტის აფეთქების შედეგად წარმოიქმნება კავიტაციური ათვლის ძალები და სტრესის ტალღები, ექსტრემალური ტემპერატურა 6000K-მდე, ექსტრემალური გაგრილების სიჩქარე 10-ზე მეტი.10K/s, ძალიან მაღალი წნევა 2000 ატმ-მდე, ექსტრემალური წნევის დიფერენციალი, ასევე თხევადი ჭავლები 1000 კმ/სთ-მდე (~280 მ/წმ).
ეს ძლიერი ძალები გავლენას ახდენს გრაფიტის წყობებზე, რომლებიც იყოფა ერთ ან რამდენიმე ფენის გრაფენის ოქსიდად და ხელუხლებელი გრაფენის ნანოფურცლებად.
რა არის გრაფენის ოქსიდი?
გრაფენის ოქსიდი (GO) სინთეზირდება გრაფიტის ოქსიდის (GrO) აქერცვლაში. მიუხედავად იმისა, რომ გრაფიტის ოქსიდი არის 3D მასალა, რომელიც შედგება გრაფენის ფენების მილიონობით ფენისგან, ინტერკალირებული ჟანგბადით, გრაფენის ოქსიდი არის მონო ან რამდენიმე ფენის გრაფინი, რომელიც ჟანგბადით არის გაჯერებული ორივე მხრიდან.
გრაფენის ოქსიდი და გრაფენი ერთმანეთისგან განსხვავდება შემდეგი მახასიათებლებით: გრაფენის ოქსიდი პოლარულია, ხოლო გრაფენი არაპოლარული. გრაფენის ოქსიდი არის ჰიდროფილური, ხოლო გრაფენი ჰიდროფობიურია.
ეს ნიშნავს, რომ გრაფენის ოქსიდი არის წყალში ხსნადი, ამფიფილური, არატოქსიკური, ბიოდეგრადირებადი და ქმნის სტაბილურ კოლოიდურ სუსპენზიას. გრაფენის ოქსიდის ზედაპირი შეიცავს ეპოქსიდურ, ჰიდროქსილს და კარბოქსილის ჯგუფებს, რომლებიც ხელმისაწვდომია კატიონებთან და ანიონებთან ურთიერთქმედებისთვის. მათი უნიკალური ორგანულ-არაორგანული ჰიბრიდული სტრუქტურისა და განსაკუთრებული თვისებების გამო, GO-პოლიმერული კომპოზიტები გვთავაზობენ მაღალ პოტენციალს მრავალმხრივი ინდუსტრიული გამოყენებისთვის. (Tolasz et al. 2014)
რა არის შემცირებული გრაფენის ოქსიდი?
შემცირებული გრაფენის ოქსიდი (rGO) წარმოიქმნება გრაფენის ოქსიდის ულტრაბგერითი, ქიმიური ან თერმული შემცირებით. შემცირების საფეხურის დროს, გრაფენის ოქსიდის ჟანგბადის ფუნქციების უმეტესობა ამოღებულია ისე, რომ შედეგად შემცირებულ გრაფენის ოქსიდს (rGO) აქვს ძალიან მსგავსი მახასიათებლები ხელუხლებელი გრაფენის. თუმცა, შემცირებული გრაფენის ოქსიდი (rGO) არ არის დეფექტების გარეშე და ხელუხლებელი, როგორც სუფთა გრაფენი.
ლიტერატურა/ცნობარი
- FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- Gouvea R.A., Konrath Jr L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Synthesis of nanometric graphene oxide and its effects when added in MgAl2O4 ceramic. 10th SPBMat Brazil.
- Kamisan A.I., Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T., Hassan O.H., Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrasonic Assisted Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Preparation of Graphene by Using an Intense Cavitation Field in a Pressurized Ultrasonic Reactor. Chemistry – A European Journal 18(44), 2012. 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. 3rd International Conference on Environment, Chemistry and Biology IPCBEE vol.78, 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene-based polymer nanocomposites. Polymer Vol. 52, Issue 1, 2011. 5–25.