Ultrasonic Graphene Produktioun

Ultraschall Synthese vu Graphen iwwer Grafit Peeling ass déi zouverlässegst a avantagéisst Method fir qualitativ héichwäerteg Graphenplacke op industrieller Skala ze produzéieren. Hielscher High-Performance Ultrasonic Prozessoren si präzis kontrolléierbar a kënne ganz héich Amplituden an 24/7 Operatioun generéieren. Dëst erlaabt Iech héich Bänn vu pristine Graphen op eng liicht a Gréisst kontrolléierbar Manéier ze preparéieren.

Ultraschallpräparatioun vu Graphene

GrafeschtplangWell déi aussergewéinlech Charakteristiken vum Grafitt bekannt sinn, ginn verschidden Methoden fir hir Virbereedung entwéckelt. Nieft der chemescher Produktioun vu Graphen aus Grafoenoxid bei e puer Schrëtt Prozesse, fir déi ganz staark oxidéiere a Reduktiounsmëttelen néideg sinn. Zousätzlech beweist de Graphen, deen ënnert dësen härzeg chemeschen Bedingungen erstallt gëtt, oft vill Mängel, och nach Reduktioun verglach mat Vergläicher mat anere Methoden. Allerdings ass Ultraschall eng beherrscht Alternativ fir qualitativ héich Qualitéit ze produzéieren, och a grousse Quantitéiten. D'Fuerscher hunn verschidden Ultraschall mat verschiddenen Weisen entwéckelt, mee am Prinzip ass d'Graphenherstellung e einfacher een-step-Prozess.

Ultraschall graphene Exfoliatioun am Waasser

Eng Héichgeschwindeg Sequenz (vun a bis f) vu Frames, déi sono-mechanesch Peeling vun enger Grafitflacke am Waasser illustréieren mat der UP200S, en 200W Ultraschall mat 3-mm Sonotrode. Pfeile weisen d'Plaz vun der Spaltung (Exfoliatioun) mat Kavitatiounsblasen, déi d'Spalt penetréieren.
(Studie a Biller: © Tyurnina et al. 2020

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


UIP2000hdT - 2kW Ultraschall fir flëssege Veraarbechtung.

UIP2000hdT – 2kW mächtege Ultrasonicator fir Grafénfolie

Virdeeler vun Ultraschall Graphene Exfoliatioun

Hielscher Sonde-Typ Ultraschaller a Reaktoren verwandelen d'Graphen-Exfoliatioun an e ganz effiziente Prozess, dee benotzt gëtt fir Grafen aus Grafit duerch d'Applikatioun vu mächtege Ultraschallwellen ze produzéieren. Dës Technik bitt verschidde Virdeeler iwwer aner Methode vun der Graphenproduktioun. Déi grouss Virdeeler vun der Ultraschall-Graphen-Peeling sinn déi folgend:

  • Héich Effizienz: Graphene Exfoliatioun iwwer Sonde-Typ Ultraschall ass eng ganz effizient Method fir d'Graphenproduktioun. Et kann a kuerzer Zäit grouss Quantitéiten u qualitativ héichwäerteg Graphen produzéieren.
  • Käschtegënschteg: D'Ausrüstung, déi fir Ultraschallexfoliatioun an der industrieller Graphenproduktioun erfuerderlech ass, ass relativ preiswert am Verglach mat anere Methoden vun der Graphenproduktioun, sou wéi chemesch Dampdepositioun (CVD) a mechanesch Peeling.
  • Skalierbarkeet: Exfoliéierend Graphen iwwer Ultraschall kann einfach opgebaut ginn fir grouss Produktioun vu Graphen. Ultraschall Exfoliatioun an Dispersioun vu Graphen kann a Batch wéi och am kontinuéierleche Inline Prozess lafen. Dëst mécht et eng viabel Optioun fir industriell Skala Uwendungen.
  • Kontroll iwwer graphene Eegeschaften: Graphene Exfoliatioun an Delaminatioun mat Sonde-Typ Ultraschall erlaabt eng präzis Kontroll iwwer d'Eegeschafte vum produzéierte Graphen. Dëst beinhalt seng Gréisst, Dicke an Zuel vu Schichten.
  • Minimal Ëmweltimpakt: Graphene Peeling mat Hëllef vun engem Ultraschall bewisen ass eng gréng Method fir d'Graphenproduktioun, well et ka mat net gëftege, ëmweltfrëndleche Léisungsmëttel wéi Waasser oder Ethanol benotzt ginn. Dëst bedeit datt d'Ultraschall-Graphen-Delaminatioun erlaabt d'Benotzung vu schaarfe Chemikalien oder héich Temperaturen ze vermeiden oder ze reduzéieren. Dëst mécht et eng ëmweltfrëndlech Alternativ zu anere graphene Produktioun Methoden.

Insgesamt, graphene Exfoliatioun mat Hielscher Sonde-Typ Ultraschaller a Reaktoren bitt eng kosteneffizient, skalierbar an ëmweltfrëndlech Method fir d'Graphenproduktioun mat präzis Kontroll iwwer d'Eegeschafte vum resultéierende Material.

Beispill fir déi einfach Produktioun vu Graphene mat Sonication

Grafit gëtt an enger Mëschung aus verdënntem organescher Säure, Alkohol a Waasser bäigefüügt, an dann ass d'Mëschung un Ultraschallbestralung ausgesat. D'Säure funktionnéiert als e “molekulare Keil” déi d'Blieder vum Graphen aus dem Parrain Graphet trennt. Mat dësem einfache Prozess gëtt eng grouss Quantitéit vun onbeschäftegtem, qualitativem Graphen, deen am Waasser dispergéiert ass, geschafen. (An et al 2010)
 

De Video weist d'Ultraschallmëschung an d'Dispersioun vu Graphit an 250mL Epoxyharz (Toolcraft L), mat engem Ultraschallhomogenisator (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics mécht Ausrüstung fir Grafit, Graphen, Kuelestoff-Nanotubes, Nanowires oder Filler am Labo oder an héije Volumen Produktiounsprozesser ze verdeelen. Typesch Uwendungen sinn d'Dispergéierung vun Nanomaterialien a Mikromaterialien wärend dem Funktionaliséierungsprozess oder fir d'Dispergéierung an Harzen oder Polymeren.

Mix Epoxyharz mat Graphit Filler mat Ultrasonic Homogenizer UP400St (400 Watt)

Video Thumbnail

 

Defekt-gratis puer-Schicht gestapelt graphene Nanoplatelets ginn iwwer Sonikatioun produzéiert

Héich Opléisung Transmissioun Elektronemikroskop Biller vun graphene Nanosheets kritt
iwwer Ultraschall-assistéiert Waasserphase Dispersioun an Hummer Method.
(Studie a Grafik: Ghanem a Rehim, 2018)

 
Fir méi iwwer d'Ultraschall-Graphen-Synthese, Dispersioun a Funktionaliséierung ze léieren, klickt w.e.g. hei:

 

Graphene Direct Exfoliatioun

Ultrasound ass fir d'Virbereedung vun Diagrammen an organeschen Léisungsmëttel, Surfactanten / Waasserléisungen oder Ionesch Flëssegkeeten. Dëst bedeit datt d'Verwäertung staark oxidéiere oder Reduktiounsmëttelen vermeide kënne ginn. Stankovich et al. (2007) produzéiert Graphen duerch Exfoliatioun ënnert Ultraschall.
D'AFM Biller vu Graphenoxid exfoliéiert duerch d'Ultraschallbehandlung bei Konzentratioune vun 1 mg / ml am Waasser hunn ëmmer d'Präsenz vu Blieder mat enger eenheetlecher Dicke opgedeckt (~ 1 nm; Beispill gëtt am Bild hei ënnen gewisen). Dës gutt exfoliéiert Proben vu Graphenoxid enthale keng Blieder entweder méi déck oder méi dënn wéi 1nm, wat zu enger Conclusioun féiert datt komplett Exfoliatioun vu Graphenoxid bis op eenzel Graphenoxidplacke wierklech ënner dëse Bedéngungen erreecht gouf. (Stankovich et al. 2007)

Hielscher High Power Ultrasonic Sonden a Reaktoren sinn dat idealt Tool fir Graphen ze preparéieren - souwuel a Labo Skala wéi och a voll kommerziellen Prozessstroum

AFM Bild vun exfoliated GO Blieder mat dräi Héicht Profiler op verschiddene Plazen kaaft
(Bild a Studie: © Stankovich et al., 2007)

Virbereedung vun Graphene Blieder

Stengl et al. hunn déi erfollegräich Virbereedung vu pure Graphenplacke a grousse Quantitéite während der Produktioun vun netstoichiometreschen TiO2 Graphen Nanokomposit duerch thermesch Hydrolyse vun der Suspension mat Graphen Nanoplacken an Titan Peroxo Komplex gewisen. Déi pure graphene Nanosheets goufen aus natierleche Grafit produzéiert mat engem Kavitatiounsfeld mat héijer Intensitéit generéiert vum Hielscher Ultraschallprozessor UIP1000hd an engem presséierten Ultraschallreaktor bei 5 Bar. D'Graphenplacke kritt, mat héijer spezifescher Uewerfläch an eenzegaartegen elektroneschen Eegeschaften, kënnen als gutt Ënnerstëtzung fir TiO2 benotzt ginn fir d'fotokatalytesch Aktivitéit ze verbesseren. D'Fuerschungsgrupp behaapt datt d'Qualitéit vum ultraschall preparéierten Graphen vill méi héich ass wéi Graphen, deen duerch Hummer Method kritt gëtt, wou Graphit exfoliéiert an oxidéiert gëtt. Wéi déi kierperlech Konditiounen am Ultraschallreaktor präzis kontrolléiert kënne ginn an duerch d'Annahme datt d'Konzentratioun vu Graphen als Dotant am Beräich vun 1 variéiert – 0.001%, d'Produktioun vu Graphen an engem kontinuéierleche System op kommerziell Skala ass einfach installéiert. Industriell Ultraschaller an Inline-Reaktoren fir effizient Peeling vu qualitativ héichwäerteg Graphen si liicht verfügbar.

Ultraschallreaktor fir d'Exfoliatioun vu Graphen.

Ultraschallreaktor fir d'Exfoliatioun an d'Dispersioun vu Graphen.

Virbereedung vun der Ultraschall Behandlung vu Graphene-Oxid

Oh et al. (2010) hunn e Virbereedungsmodus iwwer Ultraschallbestrahlung ze gesinn fir Graphenoxid (GO) Schichten ze produzéieren. Si hunn dofir suspendéiert 25 Milliarden Graphen-Oxid-Puder an 200 ml de-ioniséiertem Waasser. Am Rühren hunn si eng inhomogene brong Federatioun kritt. Déi entstinn Suen goufen (30 min, 1,3 × 105J) beschloe ginn, an no der Trocknung (373 K) gouf den ultraschallbehandelte Graphoenoxid produzéiert. Eng FTIR Spektroskopie huet gewisen, datt d'Ultraschallbehandlung d'funktionell Gruppe vu Graphoenoxid net verännert huet.

Ultraschall gescheitert Graphenoxid Nososcher

SEM Bild vun graphene pristine Nanosheets kritt duerch Ultraschall (Oh et al., 2010)

Funktionaliséierung vu Graphene Blieder

Xu a Suslick (2011) beschreift eng bequem ee Schrëtt Method fir d'Virbereedung vu funktionelliséierte Graphit vu Polystyrol. An hirer Studie hunn se Graphit Flakelen a Styrol als Basis Rohmaterial benotzt. Duerch d'Grafik Flakéiwen am Styrol (e reaktivem Monomer) huet d'Ultraschallbestrahlung zu der mechanochemescher Exfoliatioun vun Graphit Flakken an eenzel Schicht a wéineg Schicht Graphplacke geformt. D'Funktionaliséierung vun de Graphenbläschen mat de Polystyrol Ketten ass gläichzäiteg méiglech.
Dee selbe Prozess vun der Funktionaliséierung kann mat anere Vinylmonomere fir Compositeë baséieren op Basis vu Graphen.

High-Performance Ultraschaller sinn zouverlässeg an héich effizient Exfoliatioun vun onbestëmmten Graphen-Nanosheets an enger kontinuéierlecher Inline-Produktioun.

Industriell Kraaft Ultraschall System fir industriell Inline Graphene Peeling.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Graphene Dispersiounen

D'Dispersiounsqualitéit vum Graphen a Graphenoxid ass extrem wichteg fir de vollen Potential vu Graphen mat sengen spezifesche Charakteristiken ze benotzen. Wann d'Graphen net ënner kontrolléierter Benotzung dispergéiert gëtt, kann d'Polydispersitéit vun der Graphen-Dispersioun zu onberechenbaren oder nonidealen Verhalensfueder féieren, wann et an Geräter integréiert ass, well d'Eigenschaften vu Graphen als Funktioun vun hiren Strukturparametern variéieren. Sonication ass eng bestëmmte Behandlung, fir d'Zwëscheschlag ze schwächen a erméiglecht eng genaue Kontroll vun de wichtegt Veraarbechtparameter.
"Fir Graphenoxid (GO), dee normalerweis als eenzel Schichtbläistachter gelaf ass, ass eng vun den Haaptpoliddispersioun erauszefannen aus Variatiounen am lateralen Deel vun de Flakelen. Et ass festgestallt ginn datt déi mëttelaterlech Gréisst vu GO vu 400 nm bis 20 μm verschéckt gëtt, andeems de Graphitstartmaterial an d'Sonikatiounsbedingungen geännert ginn. "(Green et al 2010)
D'Ultraschallverdeelung vu Graphen, wat zu feinen a souguer kolloidale Schläim resultéiert ass a verschiddenen anere Studien demonstréiert ginn. (Liu et al. 2011/ Baby et al. 2011/ Choi et al. 2010)
Zhang et al. (2010) hunn ugewisen datt duerch d'Utilisatioun vun Ultraschall eng stabile Grafendispersioun mat enger grousser Konzentraktioun vu 1 mg · mL-1 a relativ reinen Reegeleplangen erreecht gëtt, an déi bereetgestallt Graphenblécker weisen eng héich elektresch Leitung vu 712 S m-1. D'Resultater vun Fourier transforméiert Infrarout Spektren an d'Raman Spektrenuntersuchung weisen datt d'Ultraschallpräparatiounsmethod manner chemesch a krystallesch Strukturen vum Graphen beherrscht.

High Performance Ultrasonicators fir Graphene Exfoliatioun

High-Performance Ultrasonicator UIP4000hdT fir industriell Uwendungen. Den Héichkraaft Ultraschallsystem UIP4000hdT gëtt fir déi kontinuéierlech Inline Peeling vu Graphen benotzt. Fir d'Produktioun vu héichqualitativen Nano-Blieder, ass zuverlässeg High-Performance Ultrasonic Ausrüstung erfuerderlech. Amplitude, Drock an d'Temperatur e wesentleche Parameteren, déi indispensabel si fir d'Reproduzibilitéit a konsequent Produktqualitéit. Hielscher Ultrasonics’ Ultraschallprozessoren si mächteg a präzis kontrolléierbar Systemer, déi d'exakt Astellung vu Prozessparameter a kontinuéierleche High-Power Ultraschalloutput erlaben. Hielscher Ultrasonics industriell Ultrasonic Prozessoren kënne ganz héich Amplituden liwweren. Amplituden vu bis zu 200µm kënne ganz einfach kontinuéierlech a 24/7 Operatioun lafen. Fir nach méi héich Amplituden sinn personaliséiert Ultraschall Sonotroden verfügbar. D'Robustitéit vun der Hielscher Ultraschallausrüstung erlaabt 24/7 Operatioun bei schwéierer Pflicht an an usprochsvollen Ëmfeld.
Eis Clientë sinn zefridden vun der aussergewéinlecher Robustheet an Zouverlässegkeet vun Hielscher Ultrasonics Systemer. D'Installatioun a Felder vun der schwéierer Applikatioun, erfuerderlechen Ëmfeld an 24/7 Operatioun suergt fir effizient a wiertschaftlech Veraarbechtung. Ultrasonic Prozessintensivéierung reduzéiert d'Veraarbechtungszäit an erreecht besser Resultater, also méi héich Qualitéit, méi héich Ausbezuelen, innovativ Produkter.
D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcutDuerchflossraterecommandéiert Comments
0.5 an 1,5mLnaVialTweeter
1 bis 500mL10 bis 200mL / minUP100H
10 bis 2000mL20 bis 400mL / minUP200Ht, An UP400St
0.1 bis 20L0.2 bis 4L / minUIP2000hdT
10 bis 100L2 bis 10L / minUIP4000hdT
na10 bis 100L / minUIP16000
naméi groussStärekoup vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

Benotzt w.e.g. de Formulaire hei drënner fir zousätzlech Informatioun iwwer Ultraschaller fir graphene Peeling, Protokoller a Präisser ze froen. Mir freeën eis Iech iwwer Äre Graphenproduktiounsprozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultraschallsystem ze bidden deen Är Ufuerderungen entsprécht!










Virbereedung vun Carbon Nanoscrollen

Carbon Nanoscrolls sinn ähnlech wéi multi-walled Kuelestoff Nanotubes. Den Ënnerscheed zu MWCNTs ass déi oppe Spëtze an déi voll Zougänglechkeet vun den bannenzegen Flächen fir aner Molekülen. Si kënne naass-chemesch synthetiséiert ginn andeems d'Graphit mat Kalium interkaléiert gëtt, am Waasser exfoliéiert an d'kolloidal Suspension sonikéiert. (cf. Viculis et al. 2003) D'Ultraschall hëlleft beim Scrollen vun de graphene Monoschichten a Kuelestoff Nanoscrollen (kuckt d'Grafik hei ënnen). Eng héich Konversiounseffizienz vun 80% gouf erreecht, dat mécht d'Produktioun vun Nanoscrolls interessant fir kommerziell Uwendungen.

Ultraschall assistéiert Synthese vun Carbon Nanoscollen

Ultraschallsynthese vu Carbon Nanoscrolls (Viculis et al. 2003)

Virbereedung vun Nanoribbonen

D'Recherchegrupp vun Hongjie Dai an seng Kollegen aus der Stanford University hunn eng Technik fonnt fir Nanoribbounen ze preparéieren. Grafescht Bänner sinn dënn Placke vum Graphen, déi vill méi nëtzlech Charakteristiken hunn wéi Graphenblat. Bei Breedungen vun ongeféier 10 nm oder méi kleng ass d'Graphenbands Verhalen ähnlech wéi e Halbleiter wéi Elektronen gezwongen ze lancéieren. Duerfir kann et interessant sinn, Nanoribelen mat halleitgläichen-ähnlechen Funktiounen an Elektronik ze benotzen (zB fir kleng a méi séier Informatiker).
Dai et al. Virbereedung vun de Graphen Nanoribbonen baséiert op zwou Schrëtt: éischtens hunn d'Schichten vum Graphen aus Grafit vun enger Hëtztbehandlung vun 1000ºC fir eng Minute an 3% Waasserstoff am Argongas geläscht. Dann ass de Graphen iwwer Stralen an Ultraschall gebrach. D'Nanorebänner, déi duerch dës Technik erreecht ginn, sinn duerch vill méi clever’ Kanten wéi déi vu konventionell lithographesche Mëttele gemaach. (Jiao et al. 2009)

Lued de kompletten Artikel als PDF eroflueden:
Ultraschall-Assistéiert Produktioun vu Graphene


Fakten Wësse wat weess

Wat ass Graphene?

Grafit besteet aus zwee Dimensioune vu sp2-hybridiséiertem, hexagonal eegene Cobaltatomen - de Graphen - déi regelméisseg stackéiert ginn. D'Grafend Atome-dënn Placken, déi Grafite vun net-bonding Interaktiounen bilden, sinn duerch eng extrem grousst Uewerfläch ze gesinn. De Graphene weist eng aussergewéinlech Stäerkt an eng fest an hir basalen Niveauen, déi mat ongeféier uginn. 1020 GPa bal d'Kraaftstärke vum Diamanten.
De Graphene ass d'Basis vum strukturelle Element vun e puer Allotropen, wéi och de Graphit, och Carbon Nanotubes a Fullerenes. Als Additiv ka Gebrauch benotzt ginn, kann d'Grafik déi elektresch, physesch, mechanesch a sperrend Properties vun Polymercomposite bei extrem nidderegen Belaaschten dramatesch erhéijen. (Xu, Suslick 2011)
Duerch seng Eegeschafte ass d'Grafik e Material vun Superlativen a versprécht dofir fir Industrien déi Composite, Beschichtungen oder Mikroelektronik produzéieren. Geim (2009) beschriwwen Graphen als Supermaterial concisely am folgenden Ofsoen:
"Et ass den dënnen Material am Universum an d'Stäerkste jemols gemooss. Seng Ladungsträger weisen eng rieseg intrinsesch Mobilitéit, hunn déi klengst effektiv Mass (et ass Null) an ka Mikrometer-Distanzen breet ouni Streuung bei Raumtemperatur. De Graphene kann d'Stroumdichten 6 Stéchwierder méi wéi d'Kuel behalen, d'Wärendempfindlechkeet an d'Steifung ze weisen, ass gase wa se Gasen a versöhnt sech dës konfliktiv Qualitéit wéi Brittlen an Duktilitéit. Elektronentransport am Grafen gëtt vun enger Dirac-ähnlecher Equatioun beschriwwen, déi d'Untersuchung vu relativistesche Quantenphänomene bei engem Bank-Top Experiment erméiglecht. "
Wéinst dësen aussergewéinleche Materialeigenschaften ass Graphen ee vun de villverspriechendste Materialien a steet am Fokus vun der Nanomaterialfuerschung.

Potenziell Uwendungen fir Graphene

Biologesch Applikatiounen: E Beispill fir d'Ultraschall-Graphenpräparatioun an hir biologesch Benotzung gëtt an der Studie "Synthese vun Graphene-Gold Nanocomposites iwwer Sonochemical Reduction" vu Park et al. (2011), wou en Nanocomposit aus reduzéiertem Graphoenoxid -gold (Au) Nanopartikel synthetiséiert gouf, andeems d'Gold Ionen gläichzäiteg d'Reduktioun vun den Gold-Nanopartikel op der Uewerfläch vum reduzéierten Graphoenoxid reduzéiert goufen. Fir d'Reduktioun vun den Gold-Ionen a vun der Generatioun vun Sauerstoff-Funktionalitéiten fir d'Verankerung vun den Gold-Nanopartikel op de reduzéierte Graphoenoxid ze erliichteren, gouf d'Ultraschallbestralung op d'Mëschung vun den Reaktanten applizéiert. D'Produktioun vun Gold bindende Peptid-modifizéiert Biomoleküle weist d'Potenzial vun der Ultraschallbestrahlung vu Graphen a Graphen-Kompositen. D'Ultraschall schéngt e besonnescht Instrument ze maachen fir aner Biomolekülen ze preparéieren.
Elektronik: Graphene ass eng héich funktionell Material fir den elektronesche Sektor. Duerch déi héige Mobilitéit vun de Charge Tréierer an de Gräfin vum Graphene, ass d'Grafik vun héchster Interesse fir d'Entwécklung vu schnelle elektronesche Komponenten an der Hochfrequenz-Technologie.
Sensoren: De Ultraschall-eischten Graphen kann fir d'Produktioun vu héich sensiblen a selektiven leitendenometreschen Sensoren benotzt ginn (wouduerch d'Resistenz séier ufänkt >10 000% am gesécherten Ethanol-Damp), an Ultra-Kondensatoren mat extrem héich spezifescher Kapazitéit (120 F / g), Energiedichte (105 kW / kg), an Energiedichte (9,2 Wh / kg). (An et al 2010)
Alkohol: fir Alkoholproduktioun: Eng Säit Applikatioun kann d'Benotze vum Graphen an der Alkoholproduktioun sinn, an d'Graphen Membranen kënne benotzt ginn fir Alkohol ze brennen an doduerch alkoholescht Gedrénks méi staark ze maachen.
Als de gréissten an elektresch leitendste vun den hellsten a flexibelsten Materialien ass d'Graphin e versprécht Material fir Solarzellen, Katalyse, transparent an emissive Displays, mikromechanesch Resonatoren, Transistoren, als Kathode an Lithium-Batterien, fir ultrasensitive chemesche Detektoren , leitende Coatings wéi och d'Verwendung als Additiv an Verbindungen.

Den Aarbechtsprinzip vum High Power Ultraschall

Wann d'Sonicatioun vu Flëssegkeeten mat héijer Intensitéiten, d'Schallwellen, déi an de flëssege Medien propagéieren, resultéieren an alternéierend Héichdrock (Kompressioun) a Low-Drock (Rarefaction) Zyklen, mat Tariffer ofhängeg vun der Frequenz. Wärend dem nidderegen Drockzyklus kreéieren Héichintensitéit Ultraschallwellen kleng Vakuumblasen oder Void an der Flëssegkeet. Wann d'Blasen e Volumen erreechen, bei deem se keng Energie méi absorbéiere kënnen, kollapsen se während engem Héichdrockzyklus hefteg. Dëst Phänomen gëtt Kavitatioun genannt. Bei der Implosioun ginn lokal ganz héich Temperaturen (ongeféier 5.000K) an Drock (ongeféier 2.000atm) erreecht. D'Implosioun vun der Kavitatiounsblase resultéiert och zu Flëssegstrale vu bis zu 280m/s Geschwindegkeet. (Suslick 1998) Déi ultraschall generéiert Kavitatioun verursaacht chemesch a kierperlech Effekter, déi op Prozesser applizéiert kënne ginn.
Kavitatioun-induzéiert Sonochemie bitt eng eenzegaarteg Interaktioun tëscht Energie a Matière, mat waarme Flecken bannent de Bubbles vun ~5000 K, Drock vun ~1000 Bar, Heiz- a Ofkillraten vun >1010K s-1; Dës aussergewéinlecher Zoustëmmungen erméiglechen Zougang zu enger Rei vu chemesche Reaktiounsplang normalerweis net zougänglech ze maachen, wat d'Synthese vun enger breeder Palette vun ongewéinlechen nanostrukturéierte Materialen erméiglecht. (Bang 2010)

Literatur / Referenzen

  • FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
  • FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
  • 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.


Héich performant Ultraschall! D'Produktpalette vun Hielscher deckt de ganze Spektrum vum kompakten Labo Ultraschall iwwer Bench-Top-Eenheeten op voll-industriell Ultraschallsystemer.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.


Mir wäerte frou Äre Prozess ze diskutéieren.

Loosst eis a Kontakt kommen.