სამრეწველო მასშტაბის ერთშრიანი გრაფენი ულტრაბგერითი აქერცვლის გამოყენებით
გრაფენი თანამედროვე მეცნიერების ერთ-ერთ ყველაზე საინტერესო მასალად იქცა – და საფუძვლიანი მიზეზით. ეს არ არის მხოლოდ “კიდევ ერთი ნახშირბადის მასალა.” გრაფენი ნახშირბადის ერთი ატომური ფენაა, რომელიც იდეალურად მოწესრიგებულ თაფლისებრ ბადეშია განლაგებული და ეს, ერთი შეხედვით, მარტივი სტრუქტურა თვისებების გასაოცარ კომბინაციას წარმოქმნის, რომელსაც ცოტა მასალა თუ შეედრება.
გამოწვევა ყოველთვის ასეთია: როგორ ვაწარმოოთ მაღალი ხარისხის ერთშრიანი გრაფენი ეფექტურად, თანმიმდევრულად და სამრეწველო რაოდენობით?
სწორედ აქ ტარდება მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი პილინგი – განსაკუთრებით Hielscher-ის ზონდის ტიპის სონიკატორებით – გთავაზობთ პრაქტიკულ და მასშტაბირებად პასუხს.
პრობლემა: ერთშრიანი გრაფენის მასშტაბური წარმოება
გრაფენი ბუნებრივად არსებობს გრაფიტის შიგნით, სადაც მილიონობით გრაფენის ფენა მჭიდროდ არის ერთმანეთთან მიმაგრებული. ეს ფენები შეკავებულია ძლიერი შრეთაშორისი ძალებით (ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედება), რაც მათ სუფთად გამოყოფას ართულებს.
მიზანი ნათელია:
- ერთშრიანი გრაფენის მაღალი მოსავლიანობა
- გრაფენის ბადის მინიმალური დაზიანება
- ფურცლის ერთიანი ზომა და მორფოლოგია
- მასშტაბირებადი სამრეწველო მოცულობებისთვის
- ეკონომიური და ეკოლოგიურად მდგრადი
ტრადიციული მეთოდები ყველა ამ მოთხოვნის ერთდროულად დაკმაყოფილებას ძნელად ახერხებენ.
ულტრაბგერითი გრაფენის აქერცვლა
რატომ არ არის ეფექტური ტრადიციული პილინგის მეთოდები
ტრადიციული აქერცვლის მეთოდები მოიცავს მექანიკურ, ქიმიურ და თხევადფაზიან აქერცვლას. ყველა ამ მეთოდს აქვს შეზღუდვები, რაც გრაფენის წარმოებას არაეფექტურს და/ან საშიშს ხდის.
მექანიკური პილინგი
ყველაზე ცნობილი მექანიკური ტექნიკაა ცნობილი “შოტლანდიური ლენტი” მეთოდი. მას შეუძლია წარმოქმნას ხელუხლებელი გრაფენი, მაგრამ:
- მოსავლიანობა ძალიან დაბალია
- ფურცლები არარეგულარულია
- სრულიად არაპრაქტიკულია წარმოებისთვის
ქიმიური პილინგი
ეს მეთოდი იყენებს ძლიერ მჟავებს და ჟანგვის აგენტებს ფენების ბმების გასაწყვეტად, მაგრამ:
- შემოაქვს მინარევები და დეფექტები
- ქიმიურ ნარჩენებს წარმოქმნის
- ზრდის ხარჯებს გამხსნელების, ქიმიკატების და განადგურების გამო
- ცვლის გრაფენის ქიმიას (ხშირად სამუდამოდ)
ჩვეულებრივი თხევადი ფაზის პილინგი
ეს მიდგომა უფრო მასშტაბირებადია, მაგრამ ხშირად მოითხოვს:
- სპეციალური გამხსნელები, როგორიცაა N-მეთილ-2-პიროლიდონი (NMP) ან დიმეთილფორმამიდი (DMF)
- ხანგრძლივი დამუშავების დრო
- შეზღუდული მოსავლიანობა და პროცესის ეფექტურობა მაღალი ენერგიის მოხმარების გარეშე
გრაფენის ნანოფურცლების მაღალი გარჩევადობის TEM სურათები
ულტრაბგერითი ჰამერის მეთოდით.
(კვლევა და გრაფიკა: განემი და რეჰიმი, 2018)
ულტრაბგერითი გრაფენის წარმოება: სამრეწველო გზა წინ
ულტრაბგერითი გრაფენის სინთეზი ძალიან ეფექტური ხდება მაღალი სიმძლავრის ზონდის სონიკაციის გამოყენებისას, რომელიც ენერგიას პირდაპირ სუსპენზიაში გადასცემს. – გაცილებით ეფექტურად, ვიდრე აბაზანის ულტრაბგერითი გამოყენება.
პრაქტიკაში, ულტრაბგერითი გრაფენის წარმოებას ორი ძირითადი გზით უჭერს მხარს:
მეთოდი 1: ულტრაბგერითი დახმარებით აღჭურვილი ჰამერები’ მეთოდი (გრაფენის ოქსიდი)
ჰამერები’ მეთოდი არის ქიმიური გზა, რომლის დროსაც გრაფიტი იჟანგება ძლიერი მჟავებისა და დამჟანგავი აგენტების - როგორც წესი, გოგირდმჟავას, აზოტმჟავას და კალიუმის პერმანგანატის - ნარევის გამოყენებით. ამ რეაქციის დროს, ჟანგბადის შემცველი ფუნქციური ჯგუფები, როგორიცაა ჰიდროქსილის, ეპოქსიდის და კარბოქსილის ჯგუფები, შეჰყავთ ნახშირბადის ბადეში. შედეგად მიიღება გრაფენის ოქსიდი (GO), გრაფენის ქიმიურად მოდიფიცირებული წარმოებული.
როდესაც ამ პროცესში გამოიყენება ულტრაბგერა, ის მნიშვნელოვნად ზრდის რეაქციის ეფექტურობას. ულტრაბგერითი აგზნება აუმჯობესებს მასის გადაცემას რეაქტანტებსა და გრაფიტის ნაწილაკებს შორის, რაც უზრუნველყოფს უფრო ერთგვაროვან დაჟანგვას. ამავდროულად, კავიტაციით გამოწვეული ძვრის ძალები ხელს უწყობს დაჟანგული გრაფიტის ფენების ცალკეულ ფურცლებად დაყოფას, აჩქარებს აქერცვლას და აუმჯობესებს დისპერსიის ხარისხს.
რას აკეთებს ულტრაბგერითი გამოკვლევა აქ:
- აუმჯობესებს მასის გადაცემას
- აჩქარებს დისპერსიას
- ხელს უწყობს დაჟანგული ფენების ერთ ფურცლებად გამოყოფას
ამ მეთოდის პროდუქტია გრაფენის ოქსიდი ერთშრიანი ან რამდენიმეშრიანი ფურცლების სახით, რომლებიც ადვილად იხსნება წყალში მათი ჰიდროფილური ზედაპირული ქიმიის გამო. შეყვანილი ფუნქციური ჯგუფების გამო, გრაფენის ოქსიდი მაღალრეაქტიულია და კარგად არის შესაფერისი შემდგომი ქიმიური ფუნქციონალიზაციისთვის, კომპოზიტური ინტეგრაციისთვის ან მოდიფიცირებული გრაფენის სტრუქტურების აღდგენისთვის.
რას იძლევა ულტრაბგერითი დახმარებით შესრულებული ჰამერის მეთოდი:
- გრაფენის ოქსიდის ფურცლები
- ჰიდროფილური დისპერსიები წყალში
- ქიმიურად მოდიფიცირებული გრაფენის ფორმა, რომელიც შესაფერისია ფუნქციონალიზაციისთვის
ეს მიდგომა განსაკუთრებით მიზანშეწონილია, როდესაც მიზანი არ არის ხელუხლებელი გრაფენი, არამედ ზედაპირულად აქტიური, ქიმიურად რეგულირებადი მასალა, რომელიც შექმნილია შემდგომი მოდიფიკაციისთვის ან სპეციფიკური ინტერფეისული აპლიკაციებისთვის.
ჰამერის მეთოდით და ნატრიუმის დოდეცილბენზოლსულფონატის (SDS) გამოყენებით დისპერსიული ტექნიკით მომზადებული გრაფენის სინთეზის გრაფიკული წარმოდგენა: (A) გრაფიტის სტრუქტურა; (B) დისპერსიული გრაფენის ნანოფირფიტები Sonicator UP100H გამოყენებით; (გ) აღდგენილი გრაფენის ოქსიდი; და (დ) გრაფენის ოქსიდი.
(კვლევა და გრაფიკა: განემი და რეჰიმი, 2018)
მეთოდი 2: ულტრაბგერითი თხევად-ფაზური აქერცვლა (უნაკლო გრაფენი)
ულტრაბგერითი თხევად-ფაზური აქერცვლის დროს, გრაფიტი იხსნება შესაფერის გამხსნელში - ჩვეულებრივ N-მეთილ-2-პიროლიდონში (NMP) ან დიმეთილფორმამიდში (DMF) - და ექვემდებარება მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით ზემოქმედებას. ჟანგვითი მეთოდებისგან განსხვავებით, ეს პროცესი ფუნდამენტურად ფიზიკურია და არა ქიმიური.
გამოყენებული ულტრაბგერითი ენერგია სითხეში ინტენსიურ კავიტაციის ძალებს წარმოქმნის. ეს ძალები გადალახავენ ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედებებს, რომლებიც გრაფენის ფენებს ერთად აკავებენ, ფიზიკურად ყოფენ გრაფიტს ცალკეულ გრაფენის ფურცლებად. აქერცვლის პროგრესირებასთან ერთად, გამხსნელ გარემოში გრაფენის ნანოფურცლების სტაბილური დისპერსიები წარმოიქმნება.
რას აკეთებს ულტრაბგერითი გამოკვლევა აქ:
- ფიზიკურად აშორებს გრაფიტს
- ცალკეული გრაფენის ფენების გამოყოფა
- ქმნის სტაბილურ გრაფენის დისპერსიებს
ეს მეთოდი სასურველია, როდესაც ძირითადი მიზანი ორიგინალური sp² ნახშირბადის ბადის მთლიანობის შენარჩუნებაა. რადგან აგრესიული დამჟანგავი აგენტები არ გამოიყენება, გრაფენის კრისტალური სტრუქტურა და შინაგანი ელექტრული და მექანიკური თვისებები შეიძლება შენარჩუნდეს გაცილებით დიდ დონეზე. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი თხევადფაზური აქერცვლა კარგად არის შესაფერისი მასშტაბირებადი წარმოებისთვის, რაც საშუალებას იძლევა ლაბორატორიული კვლევიდან სამრეწველო წარმოებაზე საიმედო გადასვლა პროდუქტის თანმიმდევრულობის შენარჩუნებით.
ეს მიდგომა სასურველი ვარიანტია, როდესაც თქვენი მიზანია:
- ორიგინალური sp² ბადის შენარჩუნება
- მაღალი ხარისხის გრაფენის ნანოფურცლების წარმოება
- წარმოების საიმედოდ გაზრდა
შეჯამებისთვის, მაშინ როდესაც ჰამერები’ მეთოდი პრიორიტეტს ანიჭებს ქიმიურ მოდიფიკაციას, ულტრაბგერითი თხევადი ფაზის აქერცვლა ფოკუსირებულია სტრუქტურული შენარჩუნებასა და მაღალი ხარისხის გრაფენის ნანოფურცლის წარმოებაზე.
ჩარჩოების მაღალსიჩქარიანი თანმიმდევრობა (ა-დან ვ-მდე), რომელიც ასახავს გრაფიტის ფანტელის სონო-მექანიკურ აქერცვლას წყალში UP200S-ის გამოყენებით, 200 ვატიანი ულტრაბგერითი 3 მმ-იანი სონოტროდით. ისრებით ნაჩვენებია გაყოფის (აქერცლის) ადგილი კავიტაციის ბუშტებით, რომლებიც შეაღწევენ გაყოფას.
(შესწავლა და სურათები: © Tyurnina et al. 2020
სწორი მარშრუტის არჩევა: შენარჩუნება თუ შეცვლა?
მარტივი კითხვა განსაზღვრავს საუკეთესო მეთოდს:
გსურთ ხელუხლებელი გრაფენი? – ან ფუნქციონალიზებული გრაფენის ოქსიდი?
თხევადი ფაზის აქერცვლა ფოკუსირებულია ბადის შენარჩუნებასა და შრეთაშორისი ძალების ნაზად დაძლევაზე.
ჰამერები’ მეთოდი განზრახ ცვლის ქიმიურ შემადგენლობას, შემოაქვს ჟანგბადის ჯგუფები და დეფექტები, ხოლო ულტრაბგერითი გამოკვლევა ძირითადად აუმჯობესებს დისპერსიას სტრუქტურის დაცვის ნაცვლად.
ეს განსხვავება ძლიერ გავლენას ახდენს საბოლოო გრაფენის მუშაობასა და გამოყენების პოტენციალზე.
სამრეწველო sonicator UIP16000hdT მაღალი გამტარუნარიანობის მქონე აქერცვლისა და ნანოდისპერსიისთვის
რატომ არის ულტრაბგერითი პილინგი უკეთესი სამრეწველო გრაფენისთვის
ტრადიციულ აქერცვლის მიდგომებთან შედარებით, ულტრაბგერითი თხევად-ფაზური აქერცვლა ეფექტურობის, პროდუქტის ხარისხისა და სამრეწველო მასშტაბირების იშვიათ კომბინაციას გვთავაზობს.
მისი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა მაღალი აქერცვლის მოსავლიანობაა. ოპტიმიზებული დამუშავების პირობებში, ულტრაბგერითი კავიტაციით შესაძლებელია გრაფენის ფურცლების გრაფიტისგან გამოყოფა საოცრად მაღალი ეფექტურობით, ხშირად უპირატესად ერთშრიანი მასალის მიღებით. ეს წარმოადგენს მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას მექანიკურ აქერცვლასთან შედარებით, რომელიც გამოსაყენებელი გრაფენის მხოლოდ მინიმალურ რაოდენობას წარმოქმნის.
ერთგვაროვნება კიდევ ერთი გადამწყვეტი ფაქტორია. რადგან კავიტაციის პროცესის ფრთხილად კონტროლი შესაძლებელია, შედეგად მიღებული გრაფენის ფურცლები, როგორც წესი, ავლენენ თანმიმდევრულ სისქეს და მორფოლოგიას. ეს რეპროდუცირებადობა აუცილებელია სამრეწველო გამოყენებისთვის, სადაც მასალის თანმიმდევრულობა პირდაპირ გავლენას ახდენს პროდუქტის მუშაობაზე.
მასშტაბირება კიდევ უფრო განასხვავებს ულტრაბგერით დამუშავებას. ის, რაც ლაბორატორიულ ჭიქაში მუშაობს, შეიძლება გადავიდეს პილოტურ მასშტაბზე და საბოლოოდ სამრეწველო ხაზოვან წარმოებაზე. უწყვეტი ულტრაბგერითი ნაკადის რეაქტორები საშუალებას იძლევა გრაფიტის დისპერსიის დიდი მოცულობის დამუშავება კონტროლირებად და განმეორებად პირობებში, რაც ტექნოლოგიას კომერციულად სიცოცხლისუნარიანს ხდის.
პროცესის კონტროლი მოქნილობის კიდევ ერთ ფენას მატებს. ისეთი პარამეტრების ზუსტად რეგულირება შესაძლებელია, როგორიცაა ამპლიტუდა, ულტრაბგერითი შემავალი სიმძლავრე, წნევა, ტემპერატურა და ლოდინის დრო. ეს საშუალებას აძლევს მწარმოებლებს, გრაფენის მახასიათებლები კონკრეტული გამოყენების მოთხოვნებს მოარგონ რეპროდუცირებადობის შენარჩუნებით.
და ბოლოს, ულტრაბგერითი თხევად-ფაზური აქერცვლა შესაძლებელია უფრო მდგრადი გამხსნელი სისტემების გამოყენებით. ფორმულირებისა და მიზნობრივი გამოყენების მიხედვით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ეთანოლზე დაფუძნებული სისტემები, იონური სითხეები ან თუნდაც წყლიანი გარემო, რაც უზრუნველყოფს გარემოსდაცვით და მარეგულირებელ უპირატესობებს ძლიერ ჟანგვით ქიმიურ გზებთან შედარებით.
რატომ არის Hielscher Probe Sonicators იდეალური გრაფენის აქერცვლისთვის
Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ სრულ ტექნოლოგიურ პლატფორმას, რომელიც სპეციალურად გრაფენის დამუშავებისთვისაა შესაფერისი.
ძირითადი უპირატესობები მოიცავს:
- ზონდის ტიპის ულტრაბგერა (გაცილებით უფრო ეფექტურია, ვიდრე აბაზანის ულტრაბგერითი გამოკვლევა)
- მასშტაბირებადი, როგორც ხელის, ასევე სამაგიდო სისტემებიდან, სამრეწველო 24/7 რეაქტორებამდე
- ამპლიტუდის, სიმძლავრისა და წნევის ზუსტი კონტროლი
- გამძლე, სამრეწველო დონის კონსტრუქცია უწყვეტი მუშაობისთვის
პარტიული დამუშავება vs. ხაზოვანი დამუშავება: ლაბორატორიიდან ქარხანამდე
Hielscher-ის სისტემები მხარს უჭერენ როგორც პარტიულ, ასევე ხაზოვან დამუშავებას, რაც საშუალებას იძლევა კვლევიდან წარმოებაზე შეუფერხებლად გადავიდეს.
პარტიული ულტრაბგერითი მეთოდით ულტრაბგერითი მეთოდით ოპერირება მარტივია და განსაკუთრებით შესაფერისია ლაბორატორიული კვლევისთვის, ფორმულირების შემუშავებისა და მცირე მასშტაბის გრაფენის წარმოებისთვის. ის გთავაზობთ მოქნილობას და პარამეტრების სწრაფ ოპტიმიზაციას, რაც მას იდეალურს ხდის პროცესის განვითარების ადრეულ ეტაპზე.
თუმცა, სამრეწველო მასშტაბის წარმოებისთვის, როგორც წესი, უპირატესობა ენიჭება ხაზოვან დამუშავებას. ამ კონფიგურაციაში გრაფიტის დისპერსია განუწყვეტლივ იტუმბება ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრედის რეაქტორის მეშვეობით. ეს უზრუნველყოფს კავიტაციის ძალების ერთგვაროვან ზემოქმედებას, რაც იწვევს აშრევების თანმიმდევრულ ხარისხს და მაღალ გამტარუნარიანობას. წნევით რეაქტორებთან შერწყმისას, კავიტაციის ინტენსივობა შეიძლება კიდევ უფრო გაიზარდოს, რაც გაზრდის აშრევების ეფექტურობას და პროდუქტიულობას.
Hielscher სისტემების მოდულური დიზაინი კომპანიებს საშუალებას აძლევს, დაიწყონ საცდელი მასშტაბის ექსპერიმენტებით და გააფართოვონ სრულად უწყვეტი, 24/7 სამრეწველო წარმოება ძირითადი ტექნოლოგიური პლატფორმის შეცვლის გარეშე.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 0.5-დან 1.5მლ-მდე | na | VialTweeter |
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| 15-დან 150 ლ-მდე | 3-დან 15 ლ/წთ-მდე | UIP6000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000hdT |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000hdT |
გრაფენის მიღმა: ულტრაბგერა 2D მასალებისთვის (“ქსენები”)
ულტრაბგერითი აქერცვლა მხოლოდ გრაფენით არ შემოიფარგლება.
ის ასევე ფართოდ გამოიყენება ქსენების, გრაფენის ერთშრიანი 2D ანალოგების წარმოებისთვის, მათ შორის:
- ბოროფენი (და ბოროფენის ნანოლენტები / ბოროფენის ოქსიდი)
- MXenes (2D გარდამავალი ლითონების კარბიდები, ნიტრიდები, კარბონიტრიდები)
- ბისმუთენი (ცნობილია ელექტროკატალიზისა და ბიოშეთავსებადობისთვის)
- სილიცენი (გრაფენის მსგავსი 2D სილიციუმი)
იგივე კავიტაციის მექანიზმი ულტრაბგერას ერთ-ერთ ყველაზე მასშტაბირებად მარშრუტად აქცევს მრავალი ფენიანი 2D მასალისთვის.
Sonicator UIP2000hdT გრაფენის სამრეწველო სინთეზისთვის
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- FactSheet – Ultrasonic Graphene Exfoliation – Hielscher Ultrasonics
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- 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.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
ხშირად დასმული შეკითხვები
რა ხდის გრაფენს ასეთ უნიკალურს?
გრაფენს ხშირად აღწერენ, როგორც ყველაზე თხელ და მტკიცე მასალას. თუმცა, მისი რეალური ღირებულება იმაში მდგომარეობს, თუ როგორ გამოიხატება მისი ატომური სტრუქტურა არაჩვეულებრივ მუშაობაში.
- ექსტრემალური მექანიკური სიმტკიცე
გრაფენის დაჭიმვის სიმტკიცე, სავარაუდოდ, ფოლადზე 200-ჯერ უფრო ძლიერია. ეს მას იდეალურ კანდიდატად აქცევს მსუბუქი, მაღალი სიმტკიცის მასალებისთვის, განსაკუთრებით იმ ინდუსტრიებში, სადაც გრამზე მოცულობითი მაჩვენებლები მნიშვნელოვანია. - გამორჩეული ელექტროგამტარობა
გრაფენი ელექტროენერგიას სპილენძზე უკეთაც კი ატარებს. ეს კარს უხსნის უფრო სწრაფი, პატარა და ეფექტური ელექტრონიკის, მათ შორის მოქნილი სქემებისა და ულტრათხელი კომპონენტების შექმნის შესაძლებლობას. - უმაღლესი თბოგამტარობა
გრაფენი სითბოს ძალიან კარგად ატარებს - ბრილიანტზე უკეთაც კი. ეს მას ძალიან ღირებულს ხდის სითბოს გაფრქვევისთვის ელექტრონიკაში, თერმული მართვის სისტემებსა და მოწინავე ენერგეტიკულ მოწყობილობებში. - მაღალი ოპტიკური გამჭვირვალობა
სიმტკიცისა და გამტარობის მიუხედავად, გრაფენი თითქმის გამჭვირვალეა. ეს მას გამჭვირვალე გამტარი ფირების, ოპტიკური კომპონენტებისა და მოწინავე დისპლეის ტექნოლოგიებისთვის შესაფერისს ხდის.
რატომ არის გრაფენი? “პლატფორმის მასალა” მრავალი ინდუსტრიისთვის?
ვინაიდან გრაფენი უნიკალურად აერთიანებს მექანიკურ სიმტკიცეს, ელექტროგამტარობას, თერმულ მახასიათებლებსა და ოპტიკურ გამჭვირვალობას, ის არ შემოიფარგლება მხოლოდ ერთი ნიშით. ამის ნაცვლად, ის ემსახურება როგორც პლატფორმის მასალას, რომელსაც შეუძლია მთელი ტექნოლოგიური სექტორების განახლება.
- ელექტრონიკაში გრაფენი საშუალებას იძლევა შეიქმნას ულტრათხელი, მოქნილი და მაღალი ხარისხის კომპონენტები. მკვლევარები იკვლევენ მის ინტეგრაციას ახალი თაობის ტრანზისტორებში, გამჭვირვალე გამტარ ფირებში, მზის უჯრედებსა და სინათლის გამოსხივების მოწყობილობებში. მისი განსაკუთრებული მუხტის მატარებლის მობილურობა მას განსაკუთრებით მიმზიდველს ხდის მინიატურული და მაღალსიჩქარიანი ელექტრონული სისტემებისთვის.
- ენერგიის შენახვის სფეროში, გრაფენის მაღალი ელექტროგამტარობა და თერმული სტაბილურობა ხელს უწყობს ბატარეისა და სუპერკონდენსატორის მუშაობის გაუმჯობესებას. გრაფენის შემცველ მოწყობილობებს შეუძლიათ გამოიჩინონ უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე, უფრო სწრაფი დატენვის სიჩქარე და გაუმჯობესებული ციკლის სტაბილურობა. – ელექტრომობილობისა და განახლებადი ენერგიის სისტემების კრიტიკული პარამეტრები.
- გრაფენი ასევე მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს კომპოზიტურ მასალებს. პოლიმერებში, ლითონებში ან კერამიკაში ინტეგრირებისას, მცირე რაოდენობითაც კი შეიძლება გაიზარდოს მექანიკური სიმტკიცე, სიხისტე და თბოგამტარობა. ეს გრაფენით გამაგრებულ კომპოზიტებს მიმზიდველს ხდის აერონავტიკის კომპონენტებისთვის, საავტომობილო სტრუქტურებისთვის და მოწინავე სამშენებლო მასალებისთვის.
- ბიოსამედიცინო და ბიოინჟინერიის სფეროში, გრაფენის რეგულირებადი ზედაპირის ქიმია და ბიოთავსებადობა საშუალებას იძლევა მისი გამოყენება წამლების მიწოდების სისტემებში, ბიოსენსორებსა და ქსოვილების ინჟინერიის სტრუქტურებში. ეს თვისებები ხსნის გზებს მოწინავე დიაგნოსტიკური და თერაპიული ტექნოლოგიებისთვის.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.