წყალზე დაფუძნებული გრაფენის აქერცვლა
ულტრაბგერითი აქერცვლა საშუალებას იძლევა წარმოიქმნას რამდენიმე ფენის გრაფენი მხოლოდ სუფთა წყლის გამოყენებით მკაცრი გამხსნელების გამოყენების გარეშე. მაღალი სიმძლავრის სონიფიკაცია ახდენს გრეფენის ფურცლების დელამინირებას მოკლე მკურნალობის დროს. გამხსნელების თავიდან აცილება გრაფენის აქერცვლას აქცევს მწვანე, მდგრად პროცესში.
გრაფენის წარმოება თხევადი ფაზის აქერცვლით
გრაფენი მზადდება კომერციულად, ე.წ თხევადი ფაზის აქერცვლის საშუალებით. გრაფენის თხევადი ფაზის აქერცვლა მოითხოვს ტოქსიკური, ეკოლოგიურად მავნე და ძვირადღირებული გამხსნელების გამოყენებას, რომლებიც გამოიყენება როგორც ქიმიური პრეპარატი, ასევე კომბინაციაში მექანიკური დისპერსიული ტექნიკის გამოყენებით. გრაფენის ფურცლების მექანიკური დისპერსიისთვის დადგენილია ულტრასონიკაცია, როგორც მაღალ საიმედო, ეფექტური და უსაფრთხო ტექნიკა, მაღალხარისხიანი გრაფენის ფურცლების დიდი რაოდენობით სრულად ინდუსტრიულ დონეზე წარმოებისათვის. ვინაიდან მკაცრი გამხსნელების გამოყენებას ყოველთვის თან ახლავს ხარჯები, დაბინძურება, კომპლექსური მოცილება და განადგურება, უსაფრთხოების პრობლემები, ისევე როგორც გარემოსდაცვითი დატვირთვა, არატოქსიკური და უსაფრთხო ალტერნატივა მნიშვნელოვნად სასარგებლოა. გრაფენის აქერცვლა წყლის, როგორც გამხსნელისა და ელექტროენერგიის ულტრაბგერითი გამოყენებით, რამდენიმე ფენის გრაფენის ფურცლების მექანიკური დასამუშავებლად, მწვანე გრაფენის წარმოების უაღრესად პერსპექტიული ტექნიკაა.
საერთო გამხსნელები, რომლებიც ხშირად იყენებენ თხევად ფაზას გრაფენის ნანოსაფენების დასაშლელად, მოიცავს დიმეთილ სულფოქსიდს (DMSO), N, N- დიმეთილფორმამიდს (DMF), N- მეთილ-2-პიროლიდონს (NMP), თეთრამეთილურეას (TMU), ტეტრაჰიდროფურანს (THF) ), პროპილენ კარბონატაცეტონი (PC), ეთანოლი და ფორმაამიდი.
როგორც კომერციული მასშტაბით გრაფენის აქერცვლის უკვე ხანგრძლივად დადგენილი ტექნიკა, ულტრასონიფიკაცია საშუალებას იძლევა წარმოქმნან მაღალი ხარისხის მაღალი სიწმინდის გრაფენი დაბალი ღირებულებით. ვინაიდან ულტრაბგერითი გრაფენის აქერცვლა შეიძლება იყოს ხაზოვანი მასშტაბირებული ნებისმიერი მოცულობისთვის, მაღალი ხარისხის გრაფინის ფანტელების წარმოების სარგებელი მარტივად შეიძლება განხორციელდეს გრაფინის მასობრივი წარმოებისთვის.
ის UIP2000hdT არის 2 კვტ ძლიერი ულტრაბგერითი დისპერსიული გრაფენის აქერცვლისა და დისპერსიისთვის.
გრაფენის ულტრაბგერითი აქერცვლა წყალში
ტიურნინა და სხვები. (2020 წ.) გამოიკვლია ამპლიტუდის და სონიფიკაციის ინტენსივობის გავლენა სუფთა წყლის გრაფიტის ხსნარებზე და შედეგად მიღებული გრაფენის აქერცვლაზე. კვლევის დროს მათ გამოიყენეს Hielscher UP200S (200W, 24kHz). ულტრაბგერითი აქერცვლა წყლის გამოყენებით გამოიყენეს, როგორც ერთი საფეხურიანი პროცესი, გრაფენის რამდენიმე ფენის დელამინირებისთვის. 2 სთ-ის მოკლე დამუშავება საკმარისი იყო რამდენიმე ფენის გრაფენის წარმოებისთვის ღია ჭიქის სონიფიკაციის რეჟიმში.
ჩარჩოების ჩქაროსნული თანმიმდევრობა (a- დან f), რომელიც ასახავს წყალში გრაფიტის ფანტელების სონო-მექანიკურ აქერცვლას UP200- ების გამოყენებით, 24 კჰც-იანი ულტრაბგერითი 3 მმ-იანი სონოტროდით. ისრებით ნაჩვენებია გაყოფის (აქერცვლის) ადგილი კავიტაციური ბუშტებით, რომლებიც გაყოფენ გაყოფას.
© ტიურნინა და სხვები. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)
ულტრაბგერითი გრაფენის აქერცვლის ოპტიმიზაცია
ულტრაბგერითი პარამეტრი, რომელსაც იყენებენ ტიურნინა და სხვები. (2020) ადვილად ოპტიმიზირებულია უფრო ეფექტურობისა და უფრო სწრაფად აქერცვლისთვის, დინების გამტარ რეჟიმში დახურული ულტრაბგერითი რეაქტორის გამოყენებით. ულტრაბგერითი ხაზოვანი დამუშავება საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად უფრო ერთგვაროვანი იყოს ულტრაბგერითი დამუშავება გრაფიტის ნედლეულისთვის: გრაფიტის / წყლის ხსნარის პირდაპირ ულტრაბგერითი კავიტაციის შეზღუდულ სივრცეში მიწოდება, ყველა გრაფიტი ხდება ერთნაირად გაჟღენთილი, რის შედეგადაც მაღალი ხარისხის გრაფინის ფანტელები მიიღება.
Hielscher Ultrasonics სისტემები იძლევა ზუსტი კონტროლის დამუშავების ყველა მნიშვნელოვან პარამეტრს, როგორიცაა ამპლიტუდა, დრო / შეკავება, ენერგიის შეყვანა (Ws / mL), წნევა და ტემპერატურა. ულტრაბგერითი ოპტიმალური პარამეტრების დაყენება იწვევს ყველაზე მაღალ სარგებელს, ხარისხს და საერთო ეფექტურობას.
როგორ უწყობს ულტრაბგერითი გრაფენის აქერცვლას
როდესაც მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ტალღები გრაფიტის ფხვნილისა და წყლის ან რაიმე გამხსნელის ნახარშით არის შერწყმული, სონომექანიკური ძალები, როგორიცაა მაღალი წანაცვლება, ინტენსიური ტურბულენტები და მაღალი წნევის და ტემპერატურის დიფერენციალები, ქმნის ენერგიის ინტენსიურ პირობებს. ეს ენერგიით ინტენსიური პირობები არის აკუსტიკური კავიტაციის ფენომენის შედეგი. წაიკითხეთ მეტი ულტრაბგერითი კავიტაციის შესახებ აქ!
ენერგიის ულტრაბგერითი იწყება გრაფიტის ფხვნილის გაფართოება, ვინაიდან გრაფენის ფენებს შორის ხდება სითხის დაჭერა, რომელთაგან შედგება გრაფიტი. ულტრაბგერითი გამჭოლი ძალები გრეფენის ერთ ფურცლებს აფერხებენ და ხსნიან ხსნარში გრაფენის ფანტელების სახით. წყალში გრაფენის გრძელვადიანი სტაბილურობის მისაღებად საჭიროა ზედაპირული აქტიური აქტივი.
გრაფენის ექსფოლიაციის ულტრაბგერითი თხევადი ფაზის ექსფოლიაციის ტექნიკა.
კვლევა და სურათი ტიურნინა და სხვები, 2021 წ.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი გრაფენის აქერცვლისთვის
Hielscher ულტრასონიკატორების ჭკვიანი თვისებები შექმნილია საიმედო მუშაობის, რეპროდუცირებადი შედეგების და მომხმარებლის კეთილგანწყობის უზრუნველსაყოფად. ოპერაციულ პარამეტრებზე წვდომა და დარეკვა მარტივია ინტუიციური მენიუს საშუალებით, რომლის მიღება ციფრული ფერადი სენსორული ეკრანისა და ბრაუზერის დისტანციური მართვის საშუალებით შეგიძლიათ. ამიტომ დამუშავების ყველა პირობა, როგორიცაა სუფთა ენერგია, მთლიანი ენერგია, ამპლიტუდა, დრო, წნევა და ტემპერატურა, ავტომატურად იწერება ჩამონტაჟებულ SD ბარათზე. ეს საშუალებას გაძლევთ გადახედოთ და შეადაროთ წინა გაჟღენთილი სამუშაოები და გრაფინის აქერცვლის პროცესის ოპტიმიზაცია მაქსიმალურ ეფექტურობაზე.
Hielscher Ultrasonics სისტემები გამოიყენება მსოფლიოში მაღალხარისხიანი გრაფენის ფურცლებისა და გრაფენის ოქსიდების დასამზადებლად. Hielscher ინდუსტრიული ულტრაბგერითი საშუალებით უწყვეტი მუშაობის დროს მარტივად შეუძლიათ მაღალი ამპლიტუდის გაშვება (24/7/365). ამპლიტუდები 200 მკმ-მდე მარტივად შეიძლება მუდმივად წარმოიქმნას სტანდარტული სონოტროდებით (ულტრაბგერითი ზონდები / რქები და კასკადროდებიTM) კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდისთვის, შესაძლებელია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. მათი სიმტკიცისა და დაბალი მოვლის გამო, ჩვენი ულტრაბგერითი აქერცვლის სისტემები ჩვეულებრივ დამონტაჟებულია მძიმე პროგრამებისთვის და მოთხოვნილ გარემოში.
Hielscher ულტრაბგერითი პროცესორები გრაფენის აქერცვლისთვის უკვე დამონტაჟებულია მსოფლიოში, კომერციული მასშტაბით. დაგვიკავშირდით გრაფენის წარმოების პროცესის განსახილველად! ჩვენი კარგად გამოცდილი პერსონალი სიამოვნებით გაზიარებს უფრო მეტ ინფორმაციას აქერცვლის პროცესის, ულტრაბგერითი სისტემების და ფასების შესახებ!
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| Batch მოცულობა | დინების სიჩქარე | რეკომენდირებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 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!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბის პროგრამების, დისპერსიის, ემულგირებისა და მოპოვების შერევისთვის.
ლიტერატურა / ცნობები
- 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. 737-747.
(Available under a Creative Commons Attribution 4.0: CC BY-NC-ND 4.0. See full terms here.) - Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Unalan I.U., Wan C., Trabattoni S., Piergiovannia L., Farris S. (2015): Polysaccharide-assisted rapid exfoliation of graphite platelets into high quality water-dispersible graphene sheets. RSC Advances 5, 2015. 26482–26490.
- Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
- Štengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
ფაქტები Worth Knowing
გრაფენი
გრაფენე არის spol of monolayer2ბაქტერიული ატომები. Graphene გთავაზობთ უნიკალურ მასალას, როგორიცაა საგანგებო ფართო ზედაპირის ფართობი (2620 მ2გ-1), უმაღლესი მექანიკური თვისებები ახალგაზრდა მოდულის 1 TPa და 130 GPa- ს შიდა ძალა, უკიდურესად მაღალი ელექტრონული გამტარობა (2.5 × 105 სმ-ის ოთახის ტემპერატურის ელექტრული მობილურობა2 V-1s-1), ძალიან მაღალი თერმული კონდუქტომეტრული (ზემოთ 3000 W მ K-1), დაასახელოს ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები. მაღალი ხარისხის მატერიალური თვისებების გამო, გრეფენი გამოიყენება მაღალტექნიკური ბატარეების, საწვავის უჯრედების, მზის უჯრედების, supercapacitor, წყალბადის შენახვის, ელექტრომაგნიტური ფარებისა და ელექტრონული მოწყობილობების განვითარებასა და წარმოებაში. უფრო მეტიც, გრაფენნი შეიცავს ბევრ ნანოკოპოსიტს და კომპოზიციურ მასალებს, როგორიცაა აძლიერებს დანამატი, მაგალითად პოლიმერები, კერამიკა და ლითონის მატრიცები. მაღალი გამტარობის გამო, გრაფენე არის გამტარი ფერები და მელნის მნიშვნელოვანი კომპონენტი.
სწრაფი და უსაფრთხო ულტრაბგერითი მზადება დეფექტის თავისუფალი graphene დაბალი მოცულობით დაბალ ხარჯებში იძლევა უფრო მეტად და უფრო მეტ მრეწველობაში გრაფენის გამოყენების გაფართოებას.
გრაფენი არის ნახშირბადის ერთი ატომი-სქელი ფენა, რომელიც შეიძლება შეფასდეს, როგორც ერთი ფენა ან 2D სტრუქტურა graphene (ერთი ფენა graphene = SLG). გრაფენეს აქვს არაჩვეულებრივად დიდი სპეციფიკური ზედაპირი და უმაღლესი მექანიკური თვისებები (1 TPa- ის ახალგაზრდა მოდულისა და 130 GPa- ს შიდა ძალა), გთავაზობთ დიდ ელექტრონულ და თერმული კონდუქტორობას, გადამზიდავ მობილობას, გამჭვირვალობას და აირებს. ამ მატერიალური მახასიათებლების გამო, გრაფენნი გამოიყენება როგორც კომპონენტების მისწრაფებას, მის სიძლიერეზე, გამტარობას და სხვა. გრაფფენის მახასიათებლების სხვა მასალებით კომბინირების გასაზრდელად, გრეფენმა უნდა დაიშალა ნაერთში ან გამოიყენოს თხელი კინო საფარი გადატანა სუბსტრატს.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი საშუალებები! Hielscher– ის პროდუქციის ასორტიმენტი მოიცავს მთელ სპექტრს კომპაქტური ლაბორატორიული ულტრაბგერითიდან დამთავრებული ქვედანაყოფებით დამთავრებული ულტრაბგერითი სისტემის სრულ ინდუსტრიულ სისტემებამდე.