Graphene It – Ultrasonic-mamm genannt an Dispersioun

Graphenoxid ass waasslöslech, amphiphilesch, net gëfteg, biodegradéierbar a ka liicht a stabile Kolloiden verdeelt ginn. Ultrasonic Exfoliatioun an Dispersioun ass eng ganz effizient, séier a kosteneffizient Method fir Grafénoxid op industriellem Plang ze synthetiséieren, ze verdeelen an ze funktionnéieren. Bei der Ofwécklung produzéiere Ultraschalldisperger héich performant Graphenoxid-Polymer Komposit.

Ultraschall Exfoliatioun vum Graphene-Oxid

Fir d'Gréisst vum Nukleare vum Graphoenoxid (GO) ze kontrolléieren, spillt d'Peelung Method een Schlësselfaktor. Duerch seng präzis kontrolléierbar Prozesserparameter ass d'Ultraschall-Peelung déi meeschte verbreet Delaminanzeechen fir d'Produktioun vu qualitativem Graphen a Graphen-Oxid.
Fir d'Ultraschall-Peelung vum Graphen-Oxid aus Grafit-Oxid gëtt verschidde Protokollen zur Verfügung. Fannt eng exemplaresch Beschreiwung fannt:
Grafit-Oxidpulver gëtt gemëscht an wässrer KOH mat dem pH-Wert 10. Fir d'Peelung an d'spéider Dispersioun ass de Sonde-Typ Ultraschall UP200St (200W) benotzt gëtt. Duerno sinn d'K + Ionen op der Grafik Basalebunn gebéit fir e Alterungsprozess ze induzéieren. D'Ëntwécklung gëtt duerch Rotatiounsverdampfer erreecht (2 h). Fir Kuelenhygien ze vermeiden, gëtt de Pulver gewäsch a verschiddene Zelter zentrifugéiert.
D'Zuelemittel gëtt zentrifugéiert a gefriessert getréischt, fir datt e dispersablen Graphoenoxid-Pulver ausfällt.
Virbereedung vun enger leitender GO Paste: De Graphoenoxidpulver kann ënner Dimensioun an Dimethylformamid (DMF) dispergéiert ginn fir eng leitend Paste ze produzéieren. (Han et al.2014)

7kW Ultraschall-Dispergatiounssystem fir Inline-Graphen Produktioun (Klickt fir ze vergréisseren)

Ultraschallsystem fir Graphenoxid-Peelung

Graphene It – Exfoliatioun (Pic: Potts et al 2011)

Ultraschart Dispersioun vun Graphene Oxid

Ultraschall Functionaliséierung vun Graphene Oxid

Sonication ass erfollegräich fir Graphen-Oxid (GO) an Polymeren a Compositë ze integréieren.
Beispiller:

Graphen-Oxid-TiO₂ Mikrospüren composite
Polystyrol-Magnetit-Graphen-Oxid-Komposit (core-shell structured)
Polystyrol reduzéiert Graphoenoxid Compositeën
Polyanilin-Nanofiber-beschichteten Polystyrol / Graphoenoxid (PANI-PS / GO) Kernkierchverbund
Polystyrol-interkaléierte Graphen-Oxid
p-Phenylendiamin-4vinylbenzen-polystyrol modifizéiert Grafoenoxid

Graphen Exesolie mat Ultraschall-Dispergator UP400St

Ultraschallsystemer fir Graphene a Graphenexid

Hielscher Ultrasonics bidd héich-elektresch Ultraschallsysteme fir d'Peelung, Dispersioun an d'Downstream-Veraarbechtung vu Graphen a Graphen-Oxid. Zuverlässig Ultraschallveraarbechter a raffinéiert Reaktoren lieft d'erfuerderlech Kraaft, Prozessverhältnisser wéi wa se genee präzise kontrolléiert, fir datt d'Ultraschallprozessresultater genee op déi gewënschte Prozesserziel opgestallt ginn.
Ee vun de wichtegsten Prozessparameter ass d'Ultraschall Amplitude, wat d'Schwingungserweiterung an d'Kontraktioun vun der Ultraschall-Sonde ass. Hielscher industriell ultrasonic Systemer sinn gebaut ginn fir héich Amplituden ze leeschten. Amplituden vun bis zu 200μm kënne ganz einfach an 24/7 Operatioun lafen. Fir méi héije Amplituden huet Hielscher speziell Ultraschallsonde gemaach. All eis Ultraschallveraarbechter kënnen exakt just op déi erfuerderlech Verfassungsbedingungen adaptéiert ginn an iwwer de Software gebaut ginn. Dëst garantéiert héich Zouverlässegkeet, konsequent Qualitéit a reproduzierbar Resultater. De Robuste vun der Hielscher Ultraschall-Ausrüstung erméiglecht 24/7 Operatioun bei schwéiere Betriber a gefuerdert Ëmwelt. Dëst mécht d'Sonication d'Prioritéit fir d'Produktiounstechnologie fir de grousser Skala vun Graphen, Graphoenoxid a grapheschen Materialien.
Eng méi breet Produktpalette vun Ultraschallen an Accessoiren (wéi Sonotroden a Reaktoren mat verschiddenen Gréissten a Geometrien), déi amgaangste Reaktiounsbedingungen a Faktoren (z. B. Reagentien, Ultrascheneenergieeinguechten pro Volumen, Drock, Temperatur, Flowrate etc.) gewielt fir déi héchst Qualitéit ze kréien. Well eis Ultraschallreaktoren bis zu puer honnert Barg geregelt ginn, ass d'Sonikatioun vu héich viskose Pasten mat bis zu 250.000 Centipoise kee Problem fir Hielschers Ultraschallsystemer.
Wéinst dës Faktoren ass d'Ultraschall-Delaminatioun / Exfoliatioun an d'Dispergéieren d'konventionell Mësch- a Fruchtechniken.

Hielscher Ultrasonics

héich Kraaft
héich Scherr Kräften
héije Drock
präzis kontrolléiert
kaablisibel Skalierbarkeet (linear)
d'Batch an d'kontinuéierlech
Reproducible Resultater
Zouverlässegkeet
Robustitéit
héicher Energieeffizienz

Literatur / nëmmen

Gouvea RA, Konrath Jr. LG, Cava S., Carreno NLV, Goncalves MRF (2011): Synthese vum nanometrischen Graphen-Oxid a seng Effekter, wann et zu MgAl ginn ass₂O₄ Keramik. 10. SPBMat Brasilien.
Kamisan AI, Zainuddin LW, Kamisan AS, Kudin TIT, Hassan OH, Abdul Halim N., Yahya MZA (2016): Ultrasonic Assisted Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Schlëssel Engineering Material Vol. 708, 2016. 25-29.
Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultraschall Exfoliatioun vun anorganesche Analoga vum Graphin. Nanoscale Research Letters 9 (1), 2014.
Štengl, V. (2012): Virbereedung vun der Graphinne duerch eng intens Kavitatfeld an engem Pressuriséierter Ultraschallreaktor. Chemistry - A European Journal 18 (44), 2012. 14047-14054.
Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): D'Préparatioun vum Verbandmaterial aus Graphenoxid-Polystyrol. 3. Internationale Konferenz iwwer Ëmwelt, Chemie a Biologie IPCBEE vol.78, 2014.
Potts JR, Dreyer DR, Bielawski Ch. W., Ruoff RS (2011): Grafen-baséiert Polymer Nanokompositen. Polymer Vol. 52, Ausgab 1, 2011. 5–25.

Fakten Wësse wat weess

Ultraschall a Kavitation: Wéi Grafit gëtt op Graphenoxid ënner Sonikatioun exfolméiert

Ultraschall Exfoliatioun vu Graphit-Oxid (GrO) baséiert op der grousser Kraaft Kraaft, déi induzéiert gëtt akustesch Kavitation. Akoustic Kavitation entstinn wéinst der alternéierend héich Drock / Low-Pressure-Zyklen, déi duerch d'Kopplung vu krachtende Wracks vun der Waaser an enger Liicht produzéiert ginn. Während den nidderegen Drëck Zyklen kommen nëmme kleng kleng Leerstellen oder Vakuumblasen, déi iwwer d'alternéierend Ënnerdréckungszyklen wuessen. Wann d'Vakuumblasen eng Gréisst erreechen, an där se net méi Energie absorbéieren kënnen, briechen si masseg während e Loftdrock. D'Implosioun vum Bubble ergëtt sech in cavitational Scherr Kräften a Stresswellen, extremen Temperatur vu bis zu 6000K, extremer Ofkierzungsraten iwwert 10¹⁰K / s, ganz héich Drëchent bis 2000 Satz, extremer Drockdifferen wéi och fléissend Jets mat bis 1000 km / h (~280m / s).
Déi intensiv Kräften beaflossen d'Graphitstapel, déi an eenzel- oder e puer Schichten Graphoenoxid a onfännege Graphen Nososheets delaminéiert ginn.

Graphene It

Ultraschall Exfoliatioun gëtt benotzt fir mono- a wéineg-geschichtlech Graphenoxid Nanosheets aus Grafit oxid ze delaminéieren. Graphene-Oxid (GO) gëtt duerch Graffiti-Graphit-Oxid (GrO) synthetiséiert. Während d'Grafite-Oxid e 3D-Material besteet aus Millioune Schichten aus Grapheschichten mat interkaléierte Sauerstoff, Graphoenoxid ass e mono- oder wéine Schichtgraphen, deen op zwou Säiten oxygenéiert ass.
Grafoenoxid a Graphen variéiere verschidden vun de folgende Charakteristiken: Graphen-Oxid ass polar, während d'Grafung netpolar ass. D'Graphene-Oxid ass hydrophile, an d'Grafik ass hydrophob.
Dëst bedeit, datt d'Graphen-Oxid Waasserlösleche, amphiphile, ongerechteg, biologesch abstrakt a stabile kolloidale Suspensionen bilden. D'Uewerfläch vum Graphoenoxid enthält Epoxid-, Hydroxyl- a Carboxylgruppen, déi disponibel sinn mat Katiounen a Anionen ze interagéieren. Duerch hir eenzegaarteg organesch anorganesch Hybridstruktur an aussergewéinlechene Proportiounen, GO-Polymer Composite bréngen en héicht Potenzial fir manipuléiert industriell Applikatiounen. (Tolasz et al., 2014)

Reduzéiert Grafenoxid

Reduzéiert Grafoenoxid (RGO) gëtt duerch Ultraschall, chemesch oder thermesch Reduktioun vum Graphoenoxid produzéiert. Während de Reduktiounsschrëtt gi meescht Sauerstofffunktionalitéiten vum Graphoenoxid entfernt, fir datt de resultéierende reduzéierte Graphoenoxid (rGO) e ganz ähnlechen Charakteristiken op oniwereg Graphin huet. Allerdéngs gëtt reduzéiert Graphen-Oxid (RGO) net fehlerfrei an ondimmlech wéi reng Grafik.