ულტრაბგერითი გრაფენის წარმოება
გრაფენის ულტრაბგერითი სინთეზი გრაფიტის ექსფოლიაციის საშუალებით ყველაზე საიმედო და ხელსაყრელი მეთოდია მაღალი ხარისხის გრაფენის ფურცლების წარმოებისთვის სამრეწველო მასშტაბით. Hielscher მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი პროცესორები ზუსტად კონტროლირებადია და შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდების წარმოქმნა 24/7 მუშაობისას. ეს საშუალებას გაძლევთ მოამზადოთ ხელუხლებელი გრაფენის დიდი მოცულობები მარტივად და ზომით კონტროლირებადი გზით.
ულტრაბგერითი მომზადება Graphene
რადგან გრაფიტის რიგგარეშე მახასიათებლები ცნობილია, მისი მომზადების რამდენიმე მეთოდი შემუშავდა. გარდა ამისა, გრამფენილ ოქსიდის ქიმიური წარმოება მრავალწლიანი პროცესების დროს, რისთვისაც საჭიროა ძალიან ძლიერი ჟანგვითი და შემცირების აგენტები. ამასთანავე, ამ მკაცრი ქიმიური პირობებით მომზადებული გრაფინი ხშირად შეიცავს დეფექტების დიდ რაოდენობას სხვა მეთოდებისგან მიღებული გრაფინებთან შედარებით. თუმცა, ულტრაბგერითი არის აპრობირებული ალტერნატივა, რომელიც აწარმოებს მაღალხარისხოვან გრაფინს, ასევე დიდ რაოდენობას. მკვლევარებმა შეიმუშავეს ოდნავ განსხვავებული გზები ულტრაბგერითი მეთოდის გამოყენებით, მაგრამ, ზოგადად, გრაფენების წარმოება მარტივი ნაბიჯია.
ჩარჩოების მაღალსიჩქარიანი თანმიმდევრობა (a-დან f-მდე), რომელიც ასახავს წყალში გრაფიტის ფანტელის სონო-მექანიკურ აქერცვლას. გამოყენებით UP200S, 200W ულტრაბგერითი 3 მმ sonotrode. ისრებით ნაჩვენებია გაყოფის (აქერცლის) ადგილი კავიტაციის ბუშტებით, რომლებიც შეაღწევენ გაყოფას.
(შესწავლა და სურათები: © Tyurnina et al. 2020
UIP2000hdT – 2kW ძლიერი ულტრაბგერითიზატორი გრაფენის ექსპოლიზაციისთვის
ულტრაბგერითი გრაფენის ექსფოლიაციის უპირატესობები
Hielscher ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი აპარატები და რეაქტორები აქცევს გრაფენის აქერცვლას უაღრესად ეფექტურ პროცესად, რომელიც გამოიყენება გრაფიტიდან გრაფენის წარმოებისთვის ძლიერი ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენებით. ეს ტექნიკა რამდენიმე უპირატესობას გვთავაზობს გრაფენის წარმოების სხვა მეთოდებთან შედარებით. ულტრაბგერითი გრაფენის ექსფოლიაციის ძირითადი სარგებელი შემდეგია:
- Მაღალი ეფექტურობის: გრაფენის აქერცვლა ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი საშუალებით არის გრაფენის წარმოების ძალიან ეფექტური მეთოდი. მას შეუძლია მოკლე დროში აწარმოოს დიდი რაოდენობით მაღალი ხარისხის გრაფენი.
- Დაბალი ფასი: სამრეწველო გრაფენის წარმოებაში ულტრაბგერითი აქერცლისთვის საჭირო აღჭურვილობა შედარებით იაფია გრაფენის წარმოების სხვა მეთოდებთან შედარებით, როგორიცაა ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD) და მექანიკური აქერცვლა.
- მასშტაბურობა: ულტრაბგერითი აპარატის საშუალებით ამქერცლავი გრაფენი ადვილად შეიძლება გაიზარდოს გრაფენის ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის. გრაფენის ულტრაბგერითი აქერცვლა და დისპერსია შეიძლება ჩატარდეს როგორც ჯგუფურად, ასევე უწყვეტი შიდა პროცესში. ეს ხდის მას სიცოცხლისუნარიან ვარიანტს სამრეწველო მასშტაბის აპლიკაციებისთვის.
- კონტროლი გრაფენის თვისებებზე: გრაფენის აქერცვლა და დელამინაცია ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი გამოკვლევის საშუალებით იძლევა წარმოებული გრაფენის თვისებებზე ზუსტი კონტროლის საშუალებას. ეს მოიცავს მის ზომას, სისქეს და ფენების რაოდენობას.
- გარემოზე მინიმალური ზემოქმედება: გრაფენის აქერცვლა დადასტურებული ულტრაბგერითი გამოყენებით არის გრაფენის წარმოების მწვანე მეთოდი, რადგან ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას არატოქსიკური, ეკოლოგიურად კეთილთვისებიანი გამხსნელებით, როგორიცაა წყალი ან ეთანოლი. ეს ნიშნავს, რომ ულტრაბგერითი გრაფენის დაშლა საშუალებას გაძლევთ თავიდან აიცილოთ ან შეამციროთ მკაცრი ქიმიკატების ან მაღალი ტემპერატურის გამოყენება. ეს ხდის მას ეკოლოგიურად სუფთა ალტერნატივად გრაფენის წარმოების სხვა მეთოდებისთვის.
მთლიანობაში, გრაფენის აქერცვლა Hielscher ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი და რეაქტორების გამოყენებით გთავაზობთ გრაფენის წარმოების ხარჯთეფექტურ, მასშტაბურ და ეკოლოგიურად მეგობრულ მეთოდს მიღებული მასალის თვისებებზე ზუსტი კონტროლით.
გრაფენის მარტივი წარმოების მაგალითი სონიკაციის გამოყენებით
გრაფიტს ემატება განზავებული ორგანული მჟავის, ალკოჰოლის და წყლის ნარევში, შემდეგ კი ნარევს ექვემდებარება ულტრაბგერითი დასხივება. მჟავა მუშაობს როგორც ა “მოლეკულური სოლი” რომელიც ჰყოფს ფურცლის გრაფიტისგან გრაფის ფურცლებს. ამ მარტივი პროცესით, შეიქმნება წყლით განადგურებული დაუზიანებელი, მაღალი ხარისხის გრეფის დიდი რაოდენობა. (და სხვ. 2010)
მიღებულია გრაფენის ნანოფურცლების მაღალი გარჩევადობის გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპის სურათები
ულტრაბგერითი დახმარებით წყლის ფაზის დისპერსიით და ჰამერის მეთოდით.
(კვლევა და გრაფიკა: განემი და რეჰიმი, 2018)
ულტრაბგერითი გრაფენის სინთეზის, დისპერსიისა და ფუნქციონალიზაციის შესახებ მეტის გასაგებად, გთხოვთ, დააწკაპუნოთ აქ:
- გრაფენის წარმოება
- გრაფენის ნანოთრომბოციტები
- წყალზე დაფუძნებული გრაფენის აქერცვლა
- წყალში დისპერსიული გრაფინი
- გრაფენენ ოქსიდი
- ქსენები
გრაფინი პირდაპირი გასუფთავება
ულტრაბგერითი საშუალებას იძლევა გრამენების მომზადება ორგანულ გამხსნელებში, ზედაპირებზე / წყლის გადაწყვეტილებებში ან იონური სითხეებში. ეს იმას ნიშნავს, რომ ძლიერი oxidizing ან შემცირების აგენტები შეიძლება იქნას აცილებული. სტენკოვიჩი და სხვები. (2007) წარმოებული graphene მიერ exfoliation ქვეშ ულტრაბგერითი.
გრაფენის ოქსიდის AFM გამოსახულებები ულტრაბგერითი დამუშავებით 1 მგ/მლ კონცენტრაციით წყალში ყოველთვის აჩვენებდა ფურცლების არსებობას ერთიანი სისქით (~ 1 ნმ; მაგალითი ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე). გრაფენის ოქსიდის ეს კარგად აქერცლილი ნიმუშები არ შეიცავდა 1 ნმ-ზე სქელ ან თხელ ფურცლებს, რაც მიგვიყვანს დასკვნამდე, რომ გრაფენის ოქსიდის ცალკეული გრაფენის ფურცლებმდე მართლაც მიიღწევა ამ პირობებში. (Stankovich et al. 2007)
AFM გამოსახულება აქერცლილი GO ფურცლების სამი სიმაღლის პროფილებით, შეძენილი სხვადასხვა ადგილას
(სურათი და შესწავლა: ©Stankovich et al., 2007)
მომზადება Graphene Sheets
სტენგლი და სხვ. აჩვენეს სუფთა გრაფენის ფურცლების წარმატებული მომზადება დიდი რაოდენობით არასტოქიომეტრიული TiO2 გრაფენის ნანოკომპოზიტის წარმოებისას სუსპენზიის თერმული ჰიდროლიზით გრაფენის ნანოფურცლებით და ტიტანის პეროქსო კომპლექსით. სუფთა გრაფენის ნანოფურცლები დამზადებულია ბუნებრივი გრაფიტისგან მაღალი ინტენსივობის კავიტაციის ველის გამოყენებით, რომელიც წარმოიქმნება Hielscher ულტრაბგერითი პროცესორის UIP1000hd-ით 5 ბარზე ზეწოლის ქვეშ მყოფ ულტრაბგერით რეაქტორში. მიღებული გრაფენის ფურცლები მაღალი სპეციფიური ზედაპირის ფართობითა და უნიკალური ელექტრონული თვისებებით შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც TiO2-ის კარგი საყრდენი ფოტოკატალიტიკური აქტივობის გასაძლიერებლად. კვლევითი ჯგუფი ირწმუნება, რომ ულტრაბგერითი მომზადებული გრაფენის ხარისხი ბევრად აღემატება ჰამერის მეთოდით მიღებულ გრაფენს, სადაც ხდება გრაფიტის აქერცვლა და დაჟანგვა. ვინაიდან ულტრაბგერითი რეაქტორში ფიზიკური პირობების ზუსტად კონტროლი შესაძლებელია და იმ ვარაუდით, რომ გრაფენის, როგორც დოპანტის კონცენტრაცია, 1-ის დიაპაზონში შეიცვლება. – 0.001%, გრაფენის წარმოება კომერციული მასშტაბის უწყვეტ სისტემაში ადვილად ინსტალირებულია. სამრეწველო ულტრაბგერითი და შიდა რეაქტორები მაღალი ხარისხის გრაფენის ეფექტური აქერცლისთვის ხელმისაწვდომია.
ულტრაბგერითი რეაქტორი გრაფენის აქერცვლისა და დისპერსიისთვის.
მომზადება Graphene ოქსიდის ულტრაბგერითი მკურნალობით
ო. (2010) აჩვენეს მომზადების მარშრუტი ულტრაბგერითი დასხივების გამოყენებით, რომელიც წარმოადგენდა გრეფენ ოქსიდის (GO) ფენებს. აქედან გამომდინარე, მათ შეაჩერეს 200 მლ დეფუნქციური წყლით გრაფენ ოქსიდის ფხვნილი ოცდახუთი მილიგრამი. გააქტიურების გზით მათ მიიღეს inhomogeneous ყავისფერი შეჩერების. შედეგად გამოწვევები იყო sonicated (30 წთ, 1.3 × 105J), და შემდეგ საშრობი (at 373 კ) ულტრაბგერითი დამუშავებული graphene ოქსიდი წარმოებული. FTIR სპექტროსკოპიამ აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი მკურნალობა არ შეცვლილა გრაფენ ოქსიდის ფუნქციური ჯგუფები.
ულტრაბგერითი მოპოვებული გრაფენის ხელუხლებელი ნანოფურცლების SEM სურათი (Oh et al., 2010)
ფუნქციონირება Graphene Sheets
Xu და Suslick (2011) აღწერს მოსახერხებელ ერთ-ნაბიჯ მეთომად პოლიტორინენის ფუნქციონალიზებული გრაფიტის მომზადებას. მათ შესწავლაში, იყენებდნენ გრაფიტის ფანებს და სტირინს, როგორც ძირითად ნედლეულს. სტივენში (რეაქტიული მონომერის) გრაფიკული ფანტელების ამოღების გზით, ულტრაბგერითი დასხივება გამოიწვია გრაფიტის ფირფიტების მექანიკური გამონაბოლქვი ერთჯერადი ფენის და რამდენიმე ფენის გრაფის ფურცლებზე. პარალელურად, მიღებულია გრეფენების ფურცლების ფუნქციონალირება პოლიტერინეის ქსელებთან.
ფუნქციონალიზაციის იგივე პროცესი შეიძლება განხორციელდეს სხვა ვინილის მონომერებთან ერთად შედგენილ კომპოზიტებზე.
სამრეწველო სიმძლავრის ულტრაბგერითი სისტემა სამრეწველო ინლაინ გრაფენის ექსფოლიაციისთვის.
გაraphene დარღვევები
გრაფენებისა და გრაფენის ოქსიდის დისპერსიული ხარისხი ძალზედ მნიშვნელოვანია გრაფენის სრული პოტენციალით მისი სპეციფიკური მახასიათებლებით. თუ გრაფანი არ არის დაშლილი კონტროლირებადი პირობებით, გრუფენის დისპერსიის გამრავლებით შეიძლება გამოიწვიოს არაპროგნოზირებადი ან არაიდეალური ქცევა, როდესაც იგი ჩართულია მოწყობილობებში, რადგან გრაფენის თვისებები განსხვავდება მისი სტრუქტურული პარამეტრების ფუნქციად. Sonication არის დამტკიცებული მკურნალობა, რათა შეასუსტოს ინტერვალით ძალები და საშუალებას იძლევა ზუსტი გადამუშავების პარამეტრების ზუსტი კონტროლი.
"გრეფენ ოქსიდის (GO), რომელიც, როგორც წესი, ქერცლავს, როგორც ერთი ფენის ფურცლები, ერთერთი მთავარი polydispersity გამოწვევები წარმოიქმნება საწყისი ვარიაციები მხარის ფართობი ფანტელები. ნაჩვენებია, რომ GO- ის გვერდითი ზომა შეიძლება გადავიდეს 400 ნმ-დან 20 მკმ-მდე გრაფიტის საწყისი მასალისა და გამონაბოლვის პირობების შეცვლით "(მწვანე და სხვები 2010)
გრაფენის ულტრაბგერითი დაშლა, რაც იწვევს წვრილ და კოლოიდურ შლამებს, აჩვენა სხვადასხვა სხვა კვლევებში. (Liu et al. 2011/ Baby et al. 2011/ Choi et al. 2010)
Zhang et al. (2010) აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი გამოყენებისას მიღებულია სტაბილური გრუფენის დისპერსია 1 მგ-მლ 1-ის მაღალი კონცენტრაციით და შედარებით სუფთა გრუფენთა ფურცლებით, ხოლო როგორც მზადდება გრაფიკული ფურცლები აჩვენებს 712 S მ-1. ფურიერის შედეგებმა ინფრაწითელი სპექტრისა და რამან სპექტრის გამოკვლევის შედეგებმა მიანიშნა, რომ ულტრაბგერითი პრეპარატის მეთოდი ნაკლებად დაზიანებულია ქიმიური და ბროლის სტრუქტურებისადმი.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი აპარატები გრაფენის აქერცლისთვის
მაღალხარისხიანი გრაფენის ნანოკონების წარმოებისთვის საჭიროა საიმედო მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი მოწყობილობა. ამპლიტუდა, წნევა და ტემპერატურა არსებითი პარამეტრია, რაც გადამწყვეტი მნიშვნელობა ენიჭება რეპროდუქციულობას და პროდუქტის თანმიმდევრულ ხარისხს. Hielscher ულტრაბგერითი’ ულტრაბგერითი პროცესორები არის მძლავრი და ზუსტად კონტროლირებადი სისტემები, რომლებიც იძლევა პროცესის პარამეტრების ზუსტი დაყენებისა და უწყვეტი მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი გამომუშავების საშუალებას. Hielscher Ultrasonics სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობასა და მომთხოვნ გარემოში.
ჩვენი მომხმარებლები კმაყოფილნი არიან Hielscher Ultrasonics სისტემების გამორჩეული გამძლეობითა და საიმედოობით. ინსტალაცია მძიმე დატვირთვის გამოყენების სფეროებში, მომთხოვნი გარემოში და 24/7 მუშაობა უზრუნველყოფს ეფექტურ და ეკონომიურ დამუშავებას. ულტრაბგერითი პროცესის ინტენსიფიკაცია ამცირებს დამუშავების დროს და აღწევს უკეთეს შედეგებს, ანუ მაღალ ხარისხს, მაღალ მოსავლიანობას, ინოვაციურ პროდუქტებს.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| Batch მოცულობა | დინების სიჩქარე | რეკომენდირებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 05 დან 1.5 მლ | na | VialTweeter |
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10 დან 200 მლ / წთ | UP100H |
| 10 დან 2000 მლ | 20 დან 400 მლ / წთ | Uf200 ः t, UP400St |
| 01-დან 20 ლ-მდე | 02-დან 4 ლ / წთ | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ | 2-დან 10 ლ / წთ | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100 ლ / წთ | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / გვკითხე ჩვენ!
ნახშირბადის ნანოსკროლების მომზადება
Carbon Nanoscrolls მსგავსია მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილები. განსხვავება MWCNT-სგან არის ღია წვერები და შიდა ზედაპირების სრული ხელმისაწვდომობა სხვა მოლეკულებისთვის. მათი სინთეზირება შესაძლებელია სველ-ქიმიურად გრაფიტის კალიუმთან ურთიერთქმედებით, წყალში აქერცვლით და კოლოიდური სუსპენზიის გაჟღერებით. (შდრ. Viculis et al. 2003) ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს გრაფენის მონოშრეების გადახვევას ნახშირბადის ნანოსკროლებად (იხ. გრაფიკი ქვემოთ). მიღწეულია მაღალი კონვერტაციის ეფექტურობა 80%, რაც ნანოსკროლების წარმოებას საინტერესოს ხდის კომერციული აპლიკაციებისთვის.
ნახშირბადის ნანოსკროლების ულტრაბგერითი სინთეზი (Viculis et al. 2003)
ნანორიბონების მომზადება
ჰონჯი დიის კვლევითი ჯგუფი და მისი კოლეგები სტენფორდის უნივერსიტეტიდან იყენებდნენ ტექნიკას nanoribbons- ის მოსამზადებლად. Graphene ლენტები არის თხელი გრანიტის graphene, რომ შეიძლება კიდევ უფრო სასარგებლო მახასიათებლები, ვიდრე graphene ფურცლები. დაახლოებით 10 ნმ ან პატარა სიგრძის დროს, გრეფენების ჭიკუნების ქცევა მსგავსია ნახევარგამტარად, რადგან ელექტრონები აიძულებენ სიგრძის გადაადგილებას. ამდენად, საინტერესოა, რომ გამოიყენოთ ნანორიბონების გამოყენება ნახევარგამტარების მსგავსი ფუნქციების ელექტრონიკაში (მაგ. პატარა, უფრო სწრაფი კომპიუტერის ჩიპებისთვის).
დია და სხვები. გრეფენ ნანორბაბონის ბაზების მომზადება ორ საფეხურზე: პირველ რიგში, ისინი არანონის გაზის წყალბადის შემადგენლობაში ერთი წუთით 1000 კგ სითბური დამუშავებით, გრაფტისგან გაწმენდა. მაშინ, graphene იყო გატეხილი შევიდა ზოლები გამოყენებით ultrasonication. ამ ტექნიკით მოპოვებული ნანორბომები ხასიათდება ბევრად გამარტივებით’ კიდეები, ვიდრე ჩვეულებრივი ლითოგრაფიული საშუალებებით. (ჯიაო და სხვები 2009)
გრაფენის წარმოება ულტრაბგერითი დახმარებით
ფაქტები Worth Knowing
რა არის გრაფენი?
გრაფიტი შედგება sp2- ჰიბრიდიზებული, ჰექსაგონურად მოწყობილი ნახშირბადის ატომების ორი განზომილებიანი ფურცელით - გრაფენი - რომლებიც რეგულარულად იკეტება. გრუფენის ატომი-თხელი ფურცლები, რომლებიც ქმნიან გრაფიტის უწყვეტი ურთიერთქმედებას, ხასიათდება უკიდურესად დიდი ზედაპირის ფართობით. Graphene გვიჩვენებს საგანგებო ძალა და სიმტკიცე მისი ბაზალური დონეზე, რომ აღწევს ერთად დაახ. 1020 GPa თითქმის ძალა ღირებულება ალმასის.
გრაფენენი არის ზოგიერთი ალტოტროპის ძირითადი სტრუქტურული ელემენტი, მათ შორის, გრაფიტის გარდა, ასევე ნახშირბადის ნანოუბნები და ფლუენერები. გამოიყენება როგორც დანამატი, გრეფენმა შეიძლება მკვეთრად გაზარდოს პოლიმერული კომპოზიტების ელექტრული, ფიზიკური, მექანიკური და ბარიერის თვისებები უკიდურესად დაბალი დატვირთვით. (Xu, Suslick 2011)
მისი თვისებების მიხედვით, გრეფენი არის სუპერლიგალების მასალა და ამით აქედან გამომდინარე, მწარმოებლებს წარმოადგენენ კომპოზიციებს, საიზოლაციო ან მიკროელექტრონიკას. Geim (2009) აღწერს graphene როგორც supermaterial concisely შემდეგ პუნქტში:
"სამყაროში ყველაზე მყარი მასალაა და ყველაზე ძლიერია. მისი ბრაუზერი მატარებლები გიგანტური შიდა მობილურობას წარმოადგენენ, ყველაზე მცირე ეფექტიანი მასა (ეს არის ნულოვანი) და შეუძლია მიაქციოს მიკრომეტრია-დისტანციებს ოთახის ტემპერატურაზე. Graphene შეიძლება შენარჩუნდეს მიმდინარე სიმკვრივის 6 ბრძანებებს უფრო მაღალია, ვიდრე სპილენძი, გვიჩვენებს ჩანაწერის თერმული კონდუქტომეტრული და stiffness, არის impermeable to აირები და reconciles ასეთი კონფლიქტის თვისებები როგორც brittleness და ductility. ელექტრონის ტრანსპორტირება გრაფენზე აღწერილია დირაკის მსგავსი განტოლება, რომელიც საშუალებას იძლევა გამოეყენებინა საანესთეზიო კვანტური ფენომენის გამოკვლევა სკან-ზედა ექსპერიმენტში. "
ამ გამორჩეული მასალის მახასიათებლების გამო, გრაფენი არის ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული მასალა და დგას ნანომასალების კვლევის ყურადღების ცენტრში.
გრაფენის შესაძლო პროგრამები
ბიოლოგიური აპლიკაციები: ულტრაბგერითი გრეფენების მომზადებისა და მისი ბიოლოგიური გამოყენების მაგალითი მოცემულია "გრაფენენ-ოქროს ნანოკოპოსიტების სინთეზი პარკის" მიერ სონოქიმიური შემცირების გზით. (2011), სადაც ნანოფომპოზიტი შემცირებული გრაფენ ოქსიდისგან (Au) ნანონაწილაკები სინთეზირებულია ერთდროულად ოქროს იონების შემცირებისა და ოქროს ნანონაწილაკების შესანახად შემცირებული გრეფენ ოქსიდის ზედაპირზე. ოქროს ზოლების შემცირება და ჟანგბადის ფუნქციების წარმოქმნის შემცირება გრანფნის ოქსიდის ოქროს ნანონაწილაკების აღსადგენად, რეაქტიანტების ნარევი იქნა გამოყენებული ულტრაბგერითი დასხივებისთვის. წარმოების ოქროს სავალდებულო- peptide- მოდიფიცირებული biomolecules გვიჩვენებს პოტენციალი ულტრაბგერითი დასხივების graphene და graphene კომპოზიტების. აქედან გამომდინარე, ულტრაბგერითი, როგორც ჩანს, შესაფერისი საშუალებაა სხვა ბიომლოლეკულების მომზადება.
ელექტრონიკა: Graphene არის მაღალი ფუნქციური მასალა ელექტრონული სექტორში. გრუფენის ქსელის ფარგლებში დამონტაჟებული მატარებლების მაღალი მობილობის მიხედვით, მაღალი ხარისხის სიხშირის მაღალ სიხშირის ტექნოლოგიის განვითარებისთვის ყველაზე დიდი ინტერესია.
სენსორები: ულტრაბგერითი გამონაბოლქვი გრაფანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი მგრძნობიარე და შერჩევითი სალექთეზის სენსორების წარმოებისათვის (რომლის წინააღმდეგობაც სწრაფად იცვლება >10 000% გაჯერებული ეთანოლის ორთქლი) და ულტრაკპაპეტები უკიდურესად მაღალგანზომილებიანი კაპიტალური (120 F / გ), სიმძლავრის სიმკვრივის (105 კვტ / კგ) და ენერგიის სიმკვრივის (9.2 Wh / კგ). (და სხვ. 2010)
ალკოჰოლი: ალკოჰოლური წარმოებისთვის: ალკოჰოლური სასმელების საწინააღმდეგოდ გამოყენება შესაძლებელია გრეფენების გამოყენებაზე, იქ შეიძლება გამოყენებულ იქნას გრეფენური მემბრანა, რომელიც გამოიყენება ალკოჰოლს და ამგვარად ალკოჰოლური სასმელების გაძლიერება.
როგორც ძლიერი, ყველაზე ელექტრონულად გამტარი და ერთ-ერთი მსუბუქი და ყველაზე მოქნილი მასალა, გრეფენი არის მზის უჯრედების, კატალიზის, გამჭვირვალე და ემისიური მონიტორები, მიკრომექანიკური რეზონერები, ტრანზისტორები, როგორც ულტრასენტული ქიმიური დეტექტორები , სავენტილაციო ნაკეთობები და ნაერთების შემცველი გამოყენება.
მაღალი ენერგიის ულტრაბგერის სამუშაო პრინციპი
სითხეების მაღალი ინტენსივობით გაჟღერებისას, ხმის ტალღები, რომლებიც ვრცელდება თხევად მედიაში, იწვევს მაღალი წნევის (შეკუმშვის) და დაბალი წნევის (იშვიათობის) ციკლების მონაცვლეობას, სიხშირეები დამოკიდებულია სიხშირეზე. დაბალი წნევის ციკლის დროს, მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღები ქმნიან პატარა ვაკუუმურ ბუშტებს ან სიცარიელეს სითხეში. როდესაც ბუშტები მიაღწევენ მოცულობას, რომლითაც ისინი ვეღარ შთანთქავენ ენერგიას, ისინი ძლიერად იშლება მაღალი წნევის ციკლის დროს. ამ ფენომენს კავიტაცია ეწოდება. აფეთქების დროს ადგილობრივად მიიღწევა ძალიან მაღალი ტემპერატურა (დაახლოებით 5000K) და წნევა (დაახლოებით 2000ატმ). კავიტაციის ბუშტის აფეთქება ასევე იწვევს სითხის ჭავლებს 280 მ/წმ-მდე სიჩქარით. (Suslick 1998) ულტრაბგერითი წარმოქმნილი კავიტაცია იწვევს ქიმიურ და ფიზიკურ ეფექტებს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას პროცესებზე.
კავიტაციის შედეგად გამოწვეული სონოქიმია უზრუნველყოფს უნიკალურ ურთიერთქმედებას ენერგიასა და მატერიას შორის, ბუშტების შიგნით ცხელი წერტილებით ~ 5000 K, წნევით ~ 1000 ბარი, გათბობისა და გაგრილების სიჩქარე. >1010K s-1; ეს საგანგებო პირობები ნებადართულია ქიმიური რეაქციის ფართო სპექტრზე ხელმისაწვდომობის ნორმალურად ხელმისაწვდომი, რაც საშუალებას იძლევა უჩვეულო ნანოსტრუქტურირებული მასალების მრავალფეროვნების სინთეზს. (Bang 2010)
ლიტერატურა / ცნობები
- 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.
- 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.
- Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
- An, X.; Simmons, T.; Shah, R.; Wolfe, C.; Lewis, K. M.; Washington, M.; Nayak, S. K.; Talapatra, S.; Kar, S. (2010): Stable Aqueous Dispersions of Noncovalently Functionalized Graphene from Graphite and their Multifunctional High-Performance Applications. Nano Letters 10/2010. pp. 4295-4301.
- Baby, T. Th.; Ramaprabhu, S. (2011): Enhanced convective heat transfer using graphene dispersed nanofluids. Nanoscale Research Letters 6:289, 2011.
- Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
- Choi, E. Y.; Han, T. H.; Hong, J.; Kim, J. E.; Lee, S. H.; Kim, H. W.; Kim, S. O. (2010): Noncovalent functionalization of graphene with end-functional polymers. Journal of Materials Chemistry 20/ 2010. pp. 1907-1912.
- Geim, A. K. (2009): Graphene: Status and Prospects. Science 324/2009. pp. 1530-1534.
- Green, A. A.; Hersam, M. C. (2010): Emerging Methods for Producing Monodisperse Graphene Dispersions. Journal of Physical Chemistry Letters 2010. pp. 544-549.
- Guo, J.; Zhu, S.; Chen, Z.; Li, Y.; Yu, Z.; Liu, Z.; Liu, Q.; Li, J.; Feng, C.; Zhang, D. (2011): Sonochemical synthesis of TiO2 nanoparticles on graphene for use as photocatalyst
- Hasan, K. ul; Sandberg, M. O.; Nur, O.; Willander, M. (2011): Polycation stabilization of graphene suspensions. Nanoscale Research Letters 6:493, 2011.
- Liu, X.; Pan, L.; Lv, T.; Zhu, G.; Lu, T.; Sun, Z.; Sun, C. (2011): Microwave-assisted synthesis of TiO2-reduced graphene oxide composites for the photocatalytic reduction of Cr(VI). RSC Advances 2011.
- Malig, J.; Englert, J. M.; Hirsch, A.; Guldi, D. M. (2011): Wet Chemistry of Graphene. The Electrochemical Society Interface, Spring 2011. pp. 53-56.
- Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): The Effect of Thermal and Ultrasonic Treatment on the Formation of Graphene-oxide Nanosheets. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. pp. 1097-1102.
- Sametband, M.; Shimanovich, U.; Gedanken, A. (2012): Graphene oxide microspheres prepared by a simple, one-step ultrasonication method. New Journal of Chemistry 36/2012. pp. 36-39.
- Savoskin, M. V.; Mochalin, V. N.; Yaroshenko, A. P.; Lazareva, N. I.; Konstanitinova, T. E.; Baruskov, I. V.; Prokofiev, I. G. (2007): Carbon nanoscrolls produced from acceptor-type graphite intercalation compounds. Carbon 45/2007. pp. 2797-2800.
- Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. (2007): Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon 45/2007. pp. 1558-1565.
- Viculis, L. M.; Mack, J. J.; Kaner, R. B. (2003): A Chemical Route To Carbon Nanoscrolls. Science, 299/1361; 2003.
- Xu, H.; Suslick, K. S. (2011): Sonochemical Preparation of Functionalized Graphenes. In: Journal of American Chemical Society 133/2011. pp. 9148-9151.
- Zhang, W.; He, W.; Jing, X. (2010): Preparation of a Stable Graphene Dispersion with High Concentration by Ultrasound. Journal of Physical Chemistry B 32/114, 2010. pp. 10368-10373.
- Jiao, L.; Zhang, L.; Wang, X.; Diankov, G.; Dai, H. (2009): Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes. Nature 458/ 2009. pp. 877-880.
- Park, G.; Lee, K. G.; Lee, S. J.; Park, T. J.; Wi, R.; Kim, D. H. (2011): Synthesis of Graphene-Gold Nanocomposites via Sonochemical Reduction. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 7/11, 2011. pp. 6095-6101.
- Zhang, R.Q.; De Sakar, A. (2011): Theoretical Studies on Formation, Property Tuning and Adsorption of Graphene Segments. In: M. Sergey (ed.): Physics and Applications of Graphene – Theory. InTech 2011. pp. 3-28.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია to სამრეწველო ზომა.