Hielscher ultragarso technologijos

Ultragarso grafeno paruošimas

grafeno

Grafitas yra sudarytas iš dviejų matmenų lakštų SP2-hibridizuotas, hexagonally išdėstyti anglies atomų-į grafeno-kad yra reguliariai sukrauti. Graphene Atom-plonas lakštai, kurios forma grafito ne klijavimui sąveika, pasižymi ypatingos didesnių paviršiaus plotą. Grafeno rodo neeilinį stiprumo ir tvirtumo palei savo baziniu lygiu, kad pasiekia su maždaug 1020 GPa beveik stiprumo vertė deimantų.
Grafeno yra pagrindinis struktūrinis elementas, kai allotropes įskaitant, be grafito, taip pat anglies nanovamsu ir fullerenes. Naudojamas kaip priedas, grafeno gali žymiai padidinti elektros, fizinės, mechaninės ir Barjerinės savybės polimero kompozitais labai mažos apkrovos. ("Xu, Suslick 2011")
Pagal savo savybes, grafeno yra Aukščiausiojo laipsnio žodžių medžiaga ir tokiu būdu žadanti pramonės šakų, kurios gamina kompozes, dangų ar mikroelektronika. Geim (2009) apibūdina grafeno kaip Supermaterial glaustai šioje dalyje:
"Tai ploniausias medžiaga visatos ir stipriausių kada nors išmatuotas. Jo įkrovimo vežėjai eksponuoti milžinišką vidinę mobilumo, turi mažiausią veiksmingą masę (tai yra nulis) ir gali keliauti mikrometrai-ilgi atstumai be sklaidos kambario temperatūroje. Grafeno gali išlaikyti srovės tankis 6 užsakymų didesnis nei vario, rodo rekordiškai šiluminio laidumo ir standumo, nepralaidi dujoms ir suderina tokių prieštaringų savybių, kaip trapumą ir plastiškumas. Elektronų transportas grafeno yra aprašytas Dirac panaši lygtis, kuri leidžia reliatyvistinių kvantinių reiškinių tyrimą talpos eksperimente. "
Dėl šių neįvykdyti medžiagos savybių, grafeno yra viena iš perspektyviausių medžiagų ir stendai nanomedžiagos mokslinių tyrimų dėmesio.

Graphene consists in carbon atoms which are arranged in a regular hexagonal pattern. i

Dėl savo neįvykdyti medžiagos stiprumo ir tvirtumo, grafeno yra perspektyviausias medžiagos nano mokslas. © 2010AlexanderAIUS CreativeCommons

Informacijos užklausa




Atkreipkite dėmesį į mūsų Privatumo politika.


Didelės galios ultragarso

Kai ultragarsinio intensyvumo skysčiai, garso bangos, kurios skleisti į skystosios terpės rezultatas pakaitomis aukšto slėgio (suspaudimo) ir žemo slėgio (atretinimą) ciklų, kurių kainos priklausomai nuo dažnio. Žemo slėgio ciklo metu, didelio intensyvumo ultragarso bangos sukurti mažas vakuumo burbuliukai ar tuštumos skystyje. Kai burbuliukai pasiekti tūris, kuriame jie nebegali įsisavinti energiją, jie žiauriai sutraukti aukšto slėgio ciklą. Šis reiškinys yra vadinamas kavitacija. Per sprogimas labai aukšta temperatūra (apie 5, 000K) ir spaudimas (apie 2, 000atm) pasiekiamas lokaliai. Į vidų sprogimas kavitacija burbulas taip pat sukelia skysčių purkštukai iki 280m/s greitis. (Suslick 1998) Ultragarsu sukurtas išsiplėtimą sukelia cheminius ir fizinius poveikius, kurie gali būti taikomi procesams.
Kavitacijos sukeltas Sonokinezija suteikia unikalią sąveiką tarp energijos ir materijos, su karštomis dėmėmis, viduje ~ 5000 K burbulų, slėgis ~ 1000 baras, šildymo ir aušinimo normos >1010K s-1; šios ypatingos sąlygos leidžia patekti į įvairias chemines reakcijos sritis, kurios paprastai nėra prieinamos, o tai leidžia plačiai įvairių neįprastų Nanostruktūrinių medžiagų sintezei. (Sprogimo 2010)

High power ultrasound generates intense cavitational forces in liquid

Ultragarsinė kavitacija skystyje

Ultragarso paruošimas grafeno

Kadangi neeilinis grafito charakteristikos yra žinomos, buvo sukurti keli jo paruošimo metodai. Šalia cheminės gamybos graphenes iš grafeno oksido Multi-Step procesų, dėl kurių labai stiprus oksidatorius ir redukavimo agentai yra reikalingi. Be to, grafeno paruoštas pagal šias atšiaurių cheminių sąlygų dažnai yra daug defektų, net po sumažinimo, palyginti su graphenes gauti iš kitų metodų. Tačiau, ultragarso yra įrodyta alternatyva gaminti aukštos kokybės grafeno, taip pat dideliais kiekiais. Mokslininkai sukūrė šiek tiek skirtingais būdais, naudojant ultragarso, bet apskritai grafeno gamyba yra paprastas vieno etapo procesas.
Norėdami pateikti tam tikrų grafeno gamybos maršruto pavyzdys: grafitas yra pridėta praskiestos organinės rūgšties, alkoholio ir vandens mišinio, ir tada mišinys yra veikiami ultragarso švitinimo. Rūgštis veikia kaip “molekulinis pleištas” kuris atskiria grafeno lapus nuo motininių grafito. Pagal šį paprastą procesą sukuriamas didelis nepažeista, aukštos kokybės grafeno, disperguoti vandenyje, kiekis. (An et al. 2010)

Hielscher covers the full range from compact lab ultrasonicators to bench-top size and full commercial production size systems.

Galinga ir patikima ultragarso įranga kolektoriaus programų, tokių kaip homogenizavimas, gavyba, nano medžiagų apdorojimas, arba sonochemistry.

Grafeno tiesioginė šveitimas

Ultragarso leidžia graphenes organinių tirpiklių, paviršinio aktyvumo medžiagų/vandens tirpalai, arba Joninių skysčių paruošimo. Tai reiškia, kad gali būti vengiama naudoti stiprius oksidatorius ar reduremedžiagas. Stankovich et al. (2007) pagaminti grafeno pagal peeling pagal ultragarsu.
AFM vaizdai grafeno oksido akytasis ultragarso apdorojimo koncentracija 1 mg/ml vandenyje visada atskleidė lakštų su vienodo storio (~ 1 nm; pavyzdys pateiktas 1 pav. žemiau). Šie gerai exfoliated mėginiai grafeno oksido nėra lapų arba storesnis arba plonesni nei 1nm, todėl išvada, kad visiškas šveitimas grafeno oksido iki atskirų grafeno oksido lakštai iš tiesų buvo pasiektas pagal šias sąlygas. (Stankovich et al. 2007)

Hielscher's High Power Ultrasound Devices are the ideal tool to prepare graphene - both in lab scale as well as in full commercial process streams

Pav. 1: AFM vaizdas akytasis Go lakštai su trimis aukščio profiliai įgytas skirtingose vietose (Stankovich et al. 2007)

Pasirengimas grafeno lakštai

Stengl et al. parodė sėkmingą pasirengimą gryno grafeno lakštų dideliais kiekiais per nonstoichiometric TiO2 grafeno nanocomposit gamybos terminio hidrolizės sustabdymo su grafeno nanolakštais ir Titania peroxo kompleksas. Grynas grafeno nanolakštais buvo gaminami iš natūralaus grafito naudojant didelio intensyvumo išsiplėtimą srityje generuoja Hielscher ' s Ultragarso procesorius Uip1000hd aukšto slėgio ultragarso reaktoriuje 5 Bar. Grafeno lakštai gauti, su aukštos konkrečios paviršiaus ploto ir unikalių elektroninių savybių, gali būti naudojamas kaip gera parama TiO2 sustiprinti Fotokatalizacinis veikla. Mokslinių tyrimų grupė teigia, kad ultragarsu paruošti grafeno kokybė yra daug didesnė nei grafeno, gautą Hummer metodas, kai grafitas yra akintas ir oksiduotas. Kaip fizinės sąlygos ultragarso reaktoriuje gali būti tiksliai kontroliuojama ir darant prielaidą, kad grafeno kaip dopaninis koncentracija skirsis nuo 1 – 0.001%, grafeno gamyba ištisoje sistemoje ant komerciniu mastu galima.

Pasirengimas Ultragarsinis gydymas grafeno oksido

Oh et al. (2010) parodė paruošimo maršrutą naudojant ultragarso švitinimo gaminti grafeno oksido (GO) sluoksniai. Todėl jie sustabdė dvidešimt penkis miligramų grafeno oksido miltelių 200 ml dejonizuoto vandens. Maišant jie gavo nehomogenišką rudos spalvos suspensiją. Dėl sustabdymo buvo sunaikintos Ultragarsas (30 min, 1,3 × 105J), ir po džiovinimo (ne 373 K) ultragarsu apdorotų grafeno oksido buvo pagaminta. FTIR spektroskopija parodė, kad ultragarso gydymas nepakeis funkcinių grupių grafeno oksido.

Ultrasonically exfoliated graphene oxide nanosheets

Pav. 2: grafeno nanolakštais, gautų ultragarsu (Oh et al. 2010), paveikslėlis

Functionalization grafeno lakštai

Xu ir Suslick (2011) apibūdina patogus vieno etapo metodas polistireno functionalized grafitas paruošimo. Jų tyrimas, jie naudojami grafito dribsnių ir stireno kaip pagrindinė žaliava. Iki soninantis grafito dribsnių ir stireno (reaktyvusis monomero), ultragarso švitinimo lėmė mechanochemical peeling iš grafito dribsnių į vieno sluoksnio ir kelių sluoksnių grafeno lakštai. Tuo pačiu metu buvo pasiektas functionalization grafeno lakštų polistirolo grandines.
Tas pats functionalization procesas gali būti atliekamas su kitais vinilo monomerų kompozit remiantis grafeno.

Pasirengimas nanoribbons

Hongjie DAI ir jo kolegos iš Stanfordo universiteto mokslinių tyrimų grupė rado techniką parengti nanoribbons. Grafeno juostelės yra plonas juostelės iš grafeno, kad gali turėti dar daugiau naudingų savybių, nei grafeno lakštai. Plotis apie 10 nm ar mažesnis, grafeno juostelės elgesys yra panašus į puslaidininkių kaip elektronai yra priversti judėti išilgai. Taip, tai gali būti įdomu naudoti nanoribbons su puslaidininkių panašių funkcijų elektronikos (pvz., mažesnių, greičiau kompiuterinių lustai).
Dai et al. paruošimas grafeno nanoribbons grindžia dviem etapais: pirma, jie laisvesnė grafeno iš grafito sluoksnių terminio apdorojimo 1000 º C vieną minutę 3% vandenilio argono dujų. Tada, grafeno buvo suskaidytas į juostas naudojant ultragarsu. Nanoribbons gauti šio metodo pasižymi daug ' sklandžiau’ nei įprastų litografinių priemonių kraštai. (Jiao et al. 2009)

Pasirengimas anglies nanoscrolls

Anglies nanoscrolls yra panašūs į Multi-Sieniniai anglies nanovamsu. MWCNTs skirtumas yra atviri patarimai ir visišką prieinamumą vidinių paviršių į kitas molekules. Jie gali būti sintetinamas šlapias-chemiškai intercalating grafitas su kalio, drėkinantis vandenyje ir soninantis koloidinė suspensija. (plg. Viculis et al. 2003) Ultragarsu padeda przewijanie iš grafeno monosluoksniai į anglies nanoscrolls (žr. 3 pav.). Didelis konversijos efektyvumas 80% buvo pasiektas, kad daro nanoscrolls gamybos įdomių komercinių programų.

Ultrasonically assisted synthesis of carbon nanoscrolls

Pav. 3: Ultragarso sintezės anglies nanoscrolls (Viculis et al. 2003)

Grafeno dispersijos

Dispersija laipsnio grafeno ir grafeno oksido yra labai svarbu naudoti visą potencialą grafeno su savo specifines savybes. Jei grafeno nėra disperguoti kontroliuojamomis sąlygomis, iš grafeno dispersija polidispersijos gali sukelti nenuspėjamas arba nonideal elgesį, kai jis yra įtrauktas į prietaisus, nes grafeno savybės skiriasi nuo jos struktūrinių Parametrus. Ardymo yra įrodyta gydymo susilpninti tarpsluoksnio jėgas ir leidžia tiksliai kontroliuoti svarbius perdirbimo parametrus.
"Dėl grafeno oksido (Go), kuris paprastai akytasis kaip vieno sluoksnio lakštai, vienas iš pagrindinių polidispersinė iššūkiai kyla iš svyravimų šoninės zonos dribsnių. Buvo įrodyta, kad vidutinis GO dydis gali būti perkeltas nuo 400 nm iki 20 μm, keičiant grafito pradinę medžiagą ir ardymo sąlygas. " (Žaliasis et al. 2010)
Ultragarso Disperguoti grafeno, todėl bauda ir net koloidinių suspensijos buvo įrodyta įvairių kitų tyrimų. (Liu et al. 2011/Baby et al. 2011/Choi et al. 2010)
Zhang ir Al. (2010) parodė, kad naudojant ultragarsu stabili grafeno dispersija su didelės koncentracijos 1 mg · mL − 1 ir santykinai grynas grafeno lakštai yra pasiekti, ir kaip paruošti grafeno lakštai eksponuoti didelį elektrinį laidumą 712 S Mikas Mockus− 1. Furjė rezultatai transformuojami infraraudonųjų spindulių spektrų ir Ramano spektrų tyrimas parodė, kad ultragarso paruošimo būdas yra mažiau žalos, chemijos ir krištolo struktūras grafeno.

Galimos programos

Biologiniai prašymai: ultragarso grafeno paruošimo pavyzdys ir jo biologinis naudojimas yra pateiktas tyrimas "sintezė grafeno-Gold Nanocomposites per sonochemical mažinimas" by Park et al. (2011), kur nanocomposite iš sumažėjusios grafeno oksido -Auksas (Au) nanodalelės buvo susintetinti vienu metu mažinant aukso jonų ir deponavimo aukso nanodalelių dėl sumažinto grafeno oksido paviršiaus vienu metu. Siekiant palengvinti aukso jonų ir deguonies funkcijų formavimo įtvirtinant aukso nanodalelių ant sumažinto grafeno oksido kartos, ultragarso švitinimo buvo taikomas reagentai mišinys. Iš aukso surišti-peptidų modifikuoto biomolekulių gamyba rodo ultragarso švitinimo grafeno ir grafeno kompozes potencialą. Taigi, ultragarso, atrodo, yra tinkama priemonė, siekiant parengti kitus biomolecules.
Elektronika: grafeno yra labai funkcionali medžiaga elektronikos sektoriuje. Dėl didelio mobilumo už vežėjų per grafeno tinklelį, grafeno yra labiausiai suinteresuota greitai elektroninių komponentų plėtros aukšto dažnio technologijų.
Jutikliai: ultragarsu akytasis grafeno gali būti naudojamas labai jautrus ir selektyvus laidinio jutikliai (kurių atsparumas greitai pasikeičia) gamybai >10 000% sočiųjų etanolio garų) ir ultrakondensatoriai su itin didelio pajėgumo (120 F/g), galios tankio (105 kW/kg) ir energijos tankis (9,2 Wh/kg). (An et al. 2010)
Alkoholis: alkoholio gamyba: pusė paraiška gali būti grafeno alkoholio gamybos naudojimas, yra grafeno membranos gali būti naudojamas distiliuoti alkoholį ir padaryti taip alkoholinių gėrimų stipresnis.
Kaip stipriausia, labiausiai elektrai laidžios ir viena iš lengviausių ir labiausiai lankstus medžiagų, grafeno yra perspektyvi medžiaga, saulės elementų, katalizės, skaidrūs ir išnaudojamas rodo, mikromechaniniai rezonatoriai, tranzistoriai, kaip katodo į ličio-oro baterijos, skirtos ultrajautriems cheminiams detektoriais, laidžios dangos, taip pat naudoti kaip priedai junginiuose.

Susisiekite su mumis / paklauskite daugiau informacijos

Kreipkitės į mus apie savo perdirbimo reikalavimus. Mes rekomenduojame tinkamiausius diegimo ir perdirbimo parametrus savo projektą.





Atkreipkite dėmesį, kad mūsų Privatumo politika.


Parsisiųsti visą straipsnį kaip PDF čia:
Ultragarsu padeda paruošimas grafeno

Literatūra / Literatūra

  • An, X.; Simmons, T.; Kvailys, R.; "Wolfe", C.; Lewis, K. M.; Vašingtonas, M.; Nayak, S. K.; Talapatra, S.; Kar, S. (2010): stabilus vandeninis dispersijas Noncovalently functionalized grafeno iš grafito ir jų daugiafunkcinis aukštos kokybės programos. Nano raidės 10/2010. p. 4295-4301.
  • Baby, T. th.; Ramaprabhu, S. (2011): Glaudesnis konvekcinio šilumos perdavimo naudojant grafeno disperguoti nanoskysčiai. Nanoskalės tyrimų raidės 6:289, 2011.
  • Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): paraiškos ultragarso Nanostruktūrinių medžiagų sintezę. Pažangios medžiagos 22/2010. p. 1039-1059.
  • Choi, E. Y.; – Han, T. H.; Hong, J.; Jonas, J. E.; Lee, S. H.; , V.; Kim, S. O. (2010): Noncovalent functionalization grafeno su galutinių funkcinių polimerų. Leidinys medžiagų chemija 20/2010. p. 1907-1912.
  • Geim, A. K. (2009): grafeno: statusas ir perspektyvos. Mokslas 324/2009. p. 1530-1534. http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0906/0906.3799.pdf
  • Žalia, A. A.; Hersam, M. C. (2010): nauji metodai gamybos Monodispersija grafeno dispersijas. Leidinys fizikinės chemijos raidės 2010. p. 544-549.
  • , J.; Zhu, S.; – Chen, Z.; Li, Y.; J., Z.; Liu, Z.; Liu, Q.; Li, J.; Feng, C.; Zhang, D. (2011): sonochemical sintezės TiO (2 nanodalelės apie grafeno naudoti kaip fotokatalyst
  • Ingrida,... Sandberg, M. O.; Nur, O.; Willander, M. (2011): Polycation stabilizavimo grafeno suspensijos. Nanoskalės tyrimų raidės 6:493, 2011.
  • Liu, X.; Pan, L.; LV, T.; Zhu, G.; LU, T.; Saulė, Z.; Saulė, C. (2011): TiO2 sumažinto grafeno oksido mišinių Fotokatalizacinis sumažinimas CR (VI) mikrobangomis padedama sintezė. RSC avansai 2011.
  • (Malig, J.) Englert, J. M.; Hirsch, A.; Guldi, D. M. (2011): šlapias chemija grafeno. Elektrochemijos draugijos sąsaja, pavasaris 2011. p. 53-56.
  • Oh, W. ch.; – Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): terminio ir Ultragarsinis gydymas poveikis grafeno-oksido Nanosheets formavimas. Korėjos fizinės visuomenės 4/56 leidinys, 2010. p. 1097-1102.
  • Sametband, M.; Shimanovich, U.; Gedanken, A. (2012): grafeno oksido mikrosferos, parengtos paprastu, vienu žingsniu ultragarsu metodas. Naujas leidinys chemijos 36/2012. p. 36-39.
  • Savoskin, M. V.; Mochalin, V. N.; Yaroshenko, A. P.; Lazareva, N. I.; Konstanitinova, T. E.; Baruskovas, I. V.; Prokofjevo, I. G. (2007): anglies nanoscrolls gaminami iš vykdytojo tipo grafitas Intercalation junginių. Anglies 45/2007. p. 2797-2800.
  • Stankovičius, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; , Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. (2007): sintezė grafeno pagrindu nanolakštais per cheminis mažinimas akytasis grafito oksido. Anglies 45/2007. p. 1558-1565.
  • Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-graphene nanocomposite kaip didelio našumo Fotokatalysts. Į: leidinys fizikinė chemija C 115/2011. p. 25209-25218.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk Othmer enciklopedija "chemijos technologijos"; 4-oji Ed. J. Wiley & Sūnūs: Niujorkas, 1998, Vol. 26, p. 517-541.
  • Viculis, L. M.; Mack, J. J.; Kaner, R. B. (2003): cheminis maršrutas į anglies nanoscrolls. Mokslas, 299/1361; 2003.
  • Ir,, H. Suslick, K. S. (2011): sonochemical paruošimas functionalized graphenes. Į: leidinys Amerikos chemijos draugijos 133/2011. p. 9148-9151.
  • , Zhang, v.; Jis, W.; Jing, X. (2010): Pasirengimas stabili grafeno dispersija su didelės koncentracijos ultragarso. Leidinys fizinė chemija B 32/114, 2010. p. 10368-10373.
  • Jiao, L.; Zhang, L.; Wang, X.; Diankovas, G.; DAI, H. (2009): siauras grafeno nanoribbons iš anglies nanovamsu. Gamta 458/2009. p. 877-880.
  • Parkas, G.; Lee, K. G.; Lee, S. J.; Parkas, T. J.; Wi, R.; Kim, D. H. (2011): sintezė grafeno-Gold Nanocomposites per sonochemical mažinimas. Leidinyje Nanomokslas ir nanotechnologijos 7/11, 2011. p. 6095-6101.
  • Zhang, R.Q.; De Sakar, A. (2011): teoriniai tyrimai dėl formavimas, nuosavybės Tuning ir adsorbcijos grafeno segmentai. In: M. Sergey (Ed.): fizikos ir taikomosios programos grafeno – teorija. InTech 2011. p. 3-28.