Tecnología ultrasonido Hielscher

Nt'ot'e ultrasónica ar grafeno

Grafeno

Grafito ar compone ar yoho láminas tridimensionales ar átomos thehñä cruzado ya hibridación sp2, hexagonally dispuestos, ar grafeno, ne bí apilan ar regularmente. Hojas ar átomo — fina ar grafeno, o̲t'e ar grafito ya interacciones hingi vinculación, bí caracterizan ja 'nar dätä superficie extrema. Graphene demuestra 'nar extraordinaria ndu nzafi ne firmeza a lo largo de ár basal niveles da alcanza ko aprox. 1020 GPa kasu̲ ár hmädi ya ndu nzafi ar diamante.
Graphene ge 'nar 'mu̲i estructural básico ar 'ra ya alótropos da 'ñent'i, 'nehe ya grafito, carbono nanotubos ne ar fullerenos. Utilizado komongu ar aditivo, grafeno to mejorar considerablemente ya propiedades eléctricas, físicas, ar mecánica ne ar barrera compuestos poliméricos jar cargas xi bajas. (Xu, Suslick 2011)
Ja yá propiedades, ar grafeno ge 'nar hñei superlativos ne nuna modo prometedor pa ya industrias da producen compuestos, revestimientos wa microelectrónica. Geim (2009) pede ar grafeno komongu supermaterial concisa jar Xtí xeni:
"Ar hñei mäs delgado jar jar ximha̲i ne ar mäs xí nze̲di ne bí xifi hingi medido. Yá portadores carga exhiben movilidad intrínseca gigante, pe̲ts'i ar zu'we masa xi hño (ar xí mpa) ne xi viajar distancias micrómetro largo hinda dispersión jar mpat'i ambiente. Grafeno xi soportar densidades corriente 6 órdenes mäs altas nä'ä ar cobre, gi 'ñudi registro térmico conductividad ne rigidez, ar impermeables ja ya gases ne reconcilia cualidades contradictorias komongu fragilidad ne ar ductilidad. Transporte electrones ja ar grafeno xí descrito ja 'nar ecuación ar Dirac — komongu, da permite ár nthoni ya fenómenos cuánticos ar relativistas ja 'nar experimento sobremesa."
Nu'bya ya características nuna hñei excepcional, ar grafeno ge 'na ya materiales mäs prometedores ne o 'mu̲i made nthoni nanomateriales.

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

Nu'bya ár excepcional resistencia ar hñei ne ar firmeza, ar grafeno ge ya materiales mäs prometedores jar nano ar ciencia. © CreativeCommons 2010AlexanderAIUS

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Ultrasonido alta ir nge

Nu'bu̲ sonicando líquidos ma altas intensidades, ya ondas sonoras da propagan jar nt'ot'e líquidos resultado alternando ciclos xí hñets'i'i presión (rarefacción), ko tarifas dependiendo de ar frecuencia ne ar mextha presión (compresión). Nxoge ar ciclo xí hñets'i'i ya presión, ya ondas ultrasónicas mextha intensidad crean t'olo burbujas vacío wa huecos ja ar líquido. Nu'bu̲ ya burbujas alcanzan 'nar volumen ke ya hingi tsa̲ da absorber ar energía, colapsan violentamente Nxoge 'nar ciclo mextha ar presión. Nuna ar fenómeno bí denomina ar cavitación. Nxoge ya implosión xi elevadas (aprox. 5, 000 ë) ne presiones (aprox. 2, 000atm) bí alcanzan ar localmente. Ar implosión ar ar cavitación ar burbuja 'nehe resultados jar chorros líquidos ga velocidad ar 280 ar m/s. (Suslick 1998) Cavitación ir nge ya ultrasonidos generada causa efectos químicos ne físicos, nä'ä xi da t'uni ar jar procesos.
Inducido nge ar cavitación Sonochemistry proporciona 'nar ho̲ntho interacción entre energía ne materia, focos mbo ja ya burbujas ko ya ~ 5000 ë, presiones ar ~ 1000 ar bar, ar calefacción ne ar refrigeración ya tasas ar >1010 ë s — 1; Gi 'mefa nkohi permiten nthogi ja 'nar gama espacio reacción química normalmente hi'nä accesible, da permite ar síntesis 'nar nt'ot'e ho 'bui ndunthe variedad materiales nanoestructurados inusual. (Bang 2010)

High power ultrasound generates intense cavitational forces in liquid

Cavitación ultrasónica jar líquidos

Nt'ot'e ultrasónica ar grafeno

Dado ke mi pädi ya características 'mefa grafito, ar xi desarrollado varios nt'ot'e pa ár mfädi. A el lado de producción química graphenes ar grafeno óxido jar procesos múltiples pasos, da na mpa oxidantes ne agentes reducción ya mahyoni. 'Nehe, ar grafeno preparado jár gi duras nkohi químicas ma menudo contienen 'nar Nar dätä hño yá 'bede ya defectos 'nehe 'mefa xta reducción jar comparación ko graphenes obtenidas ya ma'ra ya nt'ot'e. Wat'i, ar ultrasonido ge 'nar 'na ar mpa̲ti probada pa producir grafeno mextha ar hño, 'nehe jar dätä ar cantidades. Ya investigadores xi desarrollado formas ligeramente 'na'ño usando ultrasonido, pe da general ar producción grafeno ge 'nar proceso simple 'nar Honto bi thogi.
Da uni 'nar ejemplo 'nar ruta producción grafeno específicos: grafito ar agregado ja 'nar mezcla ya dehe, ar alkol ne ar ácido orgánico diluido, ne Gem'bu̲ ar mezcla bí expone bí irradiación ar ultrasónica. Ar ácido da mats'i nu'u Honja 'nar “cuña molecular” da separa ya hojas grafeno grafito yá mengu. Ir nge nuna sencillo proceso, bí crea 'nar Nar dätä hño yá 'bede ya grafeno intacto, mextha hño, dispersada jar dehe. ('Nar et jar el. 2010)

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

Equipo ultrasónico potente ne fiable pa múltiples aplicaciones, komongu ar homogeneización, extracción, ár nt'ot'e ar materiales nano wa sonochemistry.

Exfoliación grafeno directo

Ar ultrasonido permite ar nt'ot'e graphenes líquidos iónicos, solventes orgánicos ne soluciones ya tensioactivos ne ya dehe. 'Me̲hna ir bo̲ni ke to nu'bu da njapu'befi ya oxidantes fuertes wa agentes reductores. Grafeno Stankovich et ar (2007) producido ya exfoliación ko ya ultrasonidos.
Ya imágenes AFM ar exfoliación ir nge ar nt'ot'e ultrasónico jar concentraciones 1 mg yá mL jar dehe xkagentho ar oxido ar grafeno revelaron 'bu̲i Kwä hojas ko espesor uniforme (~ 1 nm; ejemplo ar gi 'ñudi ja ar ndo'yo 1 abajo). Gi muestras xi hño exfoliadas ar oxido ar grafeno contenían ningunas hojas wa mäs gruesas wa mäs delgadas da 1nm, lleva 'nar njäts'i nu'bu da nxo̲ge exfoliación óxido grafeno grafeno 'natho hojas óxido ar hecho bí logró ja nuya. (Stankovich et jar el., 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

Figura 1: Tsita AFM ar hojas exfoliadas ya ko hñu perfiles ar altura adquiridos ja ya 'na'ño ya xeni (Stankovich et jar el., 2007)

Nt'ot'e hojas grafeno

Stengl et jar ar xi demostrado jar exitosa nt'ot'e hojas grafeno binu jar dätä cantidades Nxoge ar producción nonstoichiometric nanocomposit grafeno TiO2 ya hidrólisis térmica suspensión ko grafeno nanosheets ne titania peroxo complejo. Ar grafeno ar binu nanosheets ma producidos a partir de grafito xi utilizando 'nar hwähi ar cavitación mextha intensidad generado ya procesador ultrasonidos Hielscher UIP1000hd 'nar reactor ultrasónico jar mextha presión 5 ar bar. Ya hojas ar grafeno obtenidas, mextha superficie específica ne propiedades electrónicas únicas, xi utilizar ar komongu 'nar hogu̲ma̲ soporte TiO2 pa aumentar ar nt'ot'e fotocatalítica. Ar Hmunts'i ya nthoni afirma ke ya ar grafeno ultrasonidos hñoki ar xingu mäs mextha da grafeno obtenido ya nt'ot'e Hummer, ho ar grafito xí exfoliación ne oxidado. Komo ya nkohi físicas ja ar reactor ultrasónico xi da precisamente controladas ne ar suposición nä'ä concentración grafeno Honja dopante variará jar rango 1 – 0. 001%, ar producción grafeno ja 'nar ko ya continuo jar escala yá 'ma xähmä.

Mfädi ya nt'ot'e ultrasónico ar oxido ar grafeno

O et jar el., (2010) xi demostrado 'nar ruta mfädi utilizando irradiación ultrasónica pa producir capas grafeno óxido (ma). Ir suspendieron 25 miligramos polvo óxido grafeno jar 200 ml ar dehe desionizada. Ya agitación obtiene 'nar suspensión hingi homogénea ar njät'i marrón. Ya suspensiones da t'ot'e 'na bi sonicación (30 ar min, 1.3 × 105J), ne después secado (ma 373 ë) óxido grafeno ir nge ya ultrasonidos tratada bí producido. 'Nar espectroscopia FTIR mostró ke ár nt'ot'e ultrasónico hingi cambió ya Hmunts'i funcionales ar oxido ar grafeno.

Ultrasonically exfoliated graphene oxide nanosheets

Figura 2: Tsita SEM grafeno nanosheets obtenida ya ultrasonidos (o et jar el. 2010)

Funcionalización hojas grafeno

Xu ne Suslick (2011) describen 'nar nt'ot'e ne bi thogi mahyoni pa ar nt'ot'e poliestireno grafito funcionalizado. Ár estudio, gi japu̲'be̲fi ya grafito ne estireno komongu materia prima básica. Ya sonicando ya escamas grafito jar estireno (monómero reactivo), ar irradiación ultrasonido umbi komongu ar nt'uni ar exfoliación mecanoquímica hojuelas grafito jar láminas grafeno 'nar sola capa ne capa ar 'ra pocos. Ma xkagentho pa, bí xi logrado jar funcionalización ya hojas grafeno ko ya cadenas poliestireno.
Ar xkagentho proceso funcionalización to da da t'ot'e ko ma'ra monómeros ar vinilo pa composites basados jar grafeno.

Nt'ot'e Nanoribbons

Ar Hmunts'i ya nthoni Hongjie Dai ne yá colegas ar dätä nguu ar Stanford bí nthe̲hu̲ 'nar técnica pa ndi hoki ar nanoribbons. Cintas grafeno ya finas tiras grafeno da pets'i ar características xí útiles da láminas ar grafeno. Jar anchos ar getu'bu̲ ar 10 nm wa menos, comportamiento cintas grafeno ar similar ja 'nar semiconductor nu'u̲ electrones mi handi obligados mover bí ma nä'ä ya'bu̲. Ir dar tsa̲ da interesante ga nanoribbons ko ya 'befi komongu semiconductor jar electrónica (e.g. pa chips ar computadoras mäs t'olo, mäs rápidos).
Bases ya nt'ot'e Dai et jar el. ar graphene nanoribbons jar yoho ya pasos: jar ndu̲i lugar, aflojaron ya capas grafeno ar grafito ja 'nar nt'ot'e ya pa 1000 º c Nxoge 'nar t'olo ora ar 3% ar hidrógeno jar gas jar argón. Pos hä, ar grafeno bí divide jar tiras ir nge ya ultrasonidos. Ya nanoribbons obtenidos ir nge nuna ar técnica bí caracteriza ya mucho 'nar mäs za̲tho’ bordes ya fabricados ya nt'ot'e convencionales litográficos. (Jiao et jar el. 2009)

Nt'ot'e Nanoscrolls ar carbono

Nanoscrolls carbono xkagentho ja ya nanotubos carbono multipared. Diferencia da nä'ä di 'bui ar yá ñä ar abiertas ne ar plena accesibilidad ya superficies interiores ja ma 'ra ya moléculas. Xi da sintetizados mojado-químico intercalando grafito ko ar potasio, exfoliante ar dehe ne sonicando ar suspensión coloidal. (cf. Viculis et jar el. 2003) Ya ultrasonidos ayuda da desplazamiento ya monocapas grafeno jar nanoscrolls carbono (ga fig. 3). 'Nar mextha eficacia conversión 80% ar xi logrado, da thogi da producción nanoscrolls interesante pa aplicaciones comerciales.

Ultrasonically assisted synthesis of carbon nanoscrolls

Fig.3: Síntesis ultrasónico Nanoscrolls carbono (Viculis et jar el. 2003)

Dispersiones grafeno

Ár 'mui dispersión ar oxido grafeno ne grafeno ar extremadamente mahyoni utilizar nga̲tho ar ár hne ar grafeno ko yá características específicas. Nu'bu̲ ar grafeno hingi bí dispersa jár nkohi controladas, ar polidispersidad ar dispersión grafeno to da t'ot'e ar comportamiento imprevisible wa nonideal mbi bí incorpora ja ya dispositivos ya ne ya propiedades ar grafeno varían ir nge yá estructuras parámetros. Sonicación ge 'nar nt'ot'e probado da debilitar ya ndu nzafi capa intermediaria ne permite 'nar control preciso ya parámetros proceso mahyoni.
"Pa ar óxido grafeno (ma), ne ar típicamente exfoliated komongu hojas sola 'nar capa, 'na ya retos ja ar polidispersidad surge ar variaciones jar área lateral ya escamas." Ar xi demostrado ne ar tamaño medio lateral ya to da cambiado ar puesto 400 nm jar 20 ar μm cambiando ar grafito a partir de hñei ne ya nkohi sonicación." (Xí et jar el. 2010)
Ar ultrasónico Ar dispersión ar grafeno di komongu ar nt'uni mezclas finas ne coloidales 'nehe xi demostrado jar varios ya nsadi. (Liu et jar el. 2011 yá Baby et jar el. 2011 yá Choi et jar ar. 2010)
Zhang et jar el., (2010) xi demostrado ke ir nge njapu'befi ya ultrasonidos bí consigue 'nar dispersión grafeno hingi mpa̲ti ko 'nar concentración mextha 1 ar mg·mL−1 ne ar hojas grafeno relativamente binu, ne ya hojas grafeno komongu hñoki exhiben 'nar mextha conductividad eléctrica ar 712 S ·m−1. Ya resultados Fourier transformaron espectros infrarrojo ne Raman spectra ar nt'ot'e eku̲samen indica ke ár nt'ot'e ár nt'ot'e ultrasónica pe̲ts'i menos ngi estructuras ya químicas ne ya xito grafeno.

Aplicaciones potenciales

Aplicaciones biológicas: xta 'nar ejemplo pa jar nt'ot'e ultrasónica grafeno ne ár njapu'befi biológico jar estudio "Síntesis ar ar grafeno — k'axt'i nanocompuestos ir nge ya aceleración reducción" ya Park et jar el., (2011), ho 'nar nanocompuesto ar oxido ar grafeno reducido bí sintetizada nanopartículas ar — Gold (AU) reducción ya iones k'axt'i ne njwati nanopartículas k'axt'i jar superficie óxido grafeno reducido simultáneamente jar xkagentho ar pa. Pa ár hño ja ar reducción ya iones ar k'axt'i ne generación 'befi oxígeno da anclaje ya nanopartículas k'axt'i jar óxido grafeno reducida, irradiación ultrasonido bí aplicada bí mezcla ar reactivos. Producción biomoléculas k'axt'i modificado péptido enlace gi 'ñudi ár hne ar irradiación ultrasónica grafeno ne ya compuestos grafeno. Ir ar ultrasonido gi 'bu̲i 'nar herramienta adecuada pa ndi hoki ma 'ra ya biomoléculas.
Electrónica: Ar grafeno ge 'nar hñei altamente funcional pa ar sector electrónico. Ya ar mextha movilidad ya portadores carga mbo jar red grafeno grafeno ge ya dätä 'befi pa ár nte ya componentes electrónicos ar rápidos jar tecnología mextha ar frecuencia.
Sensores: Ar grafeno ultrasonidos exfoliada to utilizar ar pa ar producción sensores altamente sensibles ne selectivos conductrimétrico (ya 'mu̲i resistencia cambia rápidamente >10 000% vapor etanol saturado) ne ultracapacitores determinada mfeni extremadamente mextha (120 F/g), densidad nts'edi (105 kW yá kg) ne densidad energía (Wh yá kg 9,2). ('Nar et jar el. 2010)
Pathe: pa ar producción pathe: 'nar nt'ot'e ar ngehnu̲ to da njapu'befi ya ar grafeno jar producción pathe, 'bu̲i membranas grafeno xi da utilizadas pa destilar alkol ne bebidas alcohólicas nä'ä mäs xí nze̲di.
Komongu ar mäs xí nze̲di, mäs conductora ne 'na mäs ya ligeras ne ya materiales mäs flexibles, ar grafeno ge 'nar hñei prometedor pa células solares, catálisis, pantallas transparentes ne emisiva, micromecánica resonadores, transistores, komongu cátodo jar baterías litio — air, pa detectores químicos ultrasensibles, recubrimientos conductores nja'bu̲ komongu njapu'befi komongu aditivo jar compuestos.

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Ñö ko ngekagihe dige yá ndu procesamiento. Recomendamos ya parámetros configuración ne ar proceso xí adecuados pa ár 'be̲fi.





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Ultrasonidos asistida nt'ot'e grafeno

Ot'a yá referencias

  • 'Na, X.; Simmons, T.; Shah, r.; Wolfe, c.ndunthe; Lewis, ë. M.; Washington, M.; Nayak, S. ë.; Talapatra, S.; Kar, S. (2010): hingi mpa̲ti acuosa dispersiones ar subunidades funcionalizados grafeno jar grafito ne yá aplicaciones multifuncionales mar hñets'i ar rendimiento. Ar Nthuts'i Nano 10 yá 2010. PP. 4295 — 4301.
  • Ma hmäte'i, TH. T.; Ramaprabhu, S. (2011): transferencia pa ya convección mejorado utilizando grafeno dispersos ar nanofluids. Nthoni da nanoescala ya nthuts'i 6:289, 2011.
  • Bang, J. H.; Suslick, ë. S. (2010): Aplicaciones ar ar ecografía bí síntesis ar materiales nanoestructurados. Materiales avanzados 22 yá 2010. PP. 1039 — 1059.
  • Choi, E. ne.; Xi, T. H.; Hong, J.; Kim, J. ne.; Gi Nehe, S. H.; Kim, W. H.; Kim, S. O. (2010): Funcionalización hingi covalente ar grafeno ko polímeros funcionales finales. He̲'mi hyax'bu̲pa química materiales 20 yá 2010. PP. 1907 — 1912.
  • Geim, A. ë. (2009): Grafeno: 'mui ne perspectivas. Ciencia 324 yá 2009. PP. 1530 — 1534. http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0906/0906.3799.pdf
  • Green, a. A.; Hersam, M. c.ndunthe (2010): Nt'ot'e emergentes pa producir dispersiones grafeno monodispersa. He̲'mi hyax'bu̲pa ar química física Nthuts'i 2010. PP. 544 — 549.
  • Guo, J.; Zhu, S.; Chen, Z.; Li, ne.; Yu, Z.; Liu, Z.; Liu, Q.; Li, J.; Feng, c.ndunthe; Zhang, D. (2011): síntesis ar aceleración TiO (2 nanopartículas jar grafeno pa ár njapu'befi ngu photocatalyst
  • Hasan, ë. ul; Sandberg, M. wa.; Nur, O.; Willander, M. (2011): POLICATIÓN estabilización suspensiones grafeno. Nthoni da nanoescala ya nthuts'i 6:493, 2011.
  • Liu, X.; 'Nar thuhme, L.; LV, T.; Zhu, G.; Lu, T.; Ar hyadi, Z.; Ar hyadi, c.ndunthe (2011): síntesis asistida ya microondas materiales compuestos ar óxido grafeno reduce ar TiO2 pa ar reducción fotocatalítica ar CR (VI). RSC avanza 2011.
  • Malig, J.; Englert, J. M.; Hirsch, da.; Guldi, M. D. (2011): mojado química ar grafeno. Ar interfaz jar 'mu̲i electroquímica, nk'ants'i 2011. págs. 53 — 56.
  • O, CH. W.; Chen, M. L.; Zhang, ë.; Zhang, F. J.; Jang, ë. W. (2010): Ntsoni jar nt'ot'e térmico ne ultrasónico ja ar formación ar oxido ar grafeno Nanosheets. He̲'mi hyax'bu̲pa jar 'mu̲i coreana física 4 yá 56, 2010. PP. 1097 — 1102.
  • Sametband, M.; Shimanovich, U.; Gedanken, A. (2012): microesferas ar óxido grafeno preparadas ja 'nar simple, ar nt'ot'e ultrasonidos 'nar Honto bi thogi. 'Ra'yo revista ar química 36 yá 2012. págs. 36 — 39.
  • Savoskin, M. V.; Mochalin, V. N.; Yaroshenko, A. hne.; Lazareva, N. I.; Konstanitinova, T. ne.; Baruskov, I. V.; Prokofiev, G. I. (2007): Nanoscrolls carbono producido a partir de compuestos intercalación grafito klase aceptador. Carbono 45 yá 2007. PP. 2797 — 2800.
  • Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, ë. A.; Kleinhammes, da.; Jia, ne.; Wu, ne.; Nguyen, T. S.; Ruoff, R. S. (2007): Síntesis ar nanosheets basados grafeno ir nge ar reducción química óxido grafito exfoliado. Carbono 45 yá 2007. PP. 1558 — 1565.
  • Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, hne. (2011): grafeno TiO2 Nanocomposite komongu fotocatalizadores mar hñets'i ar rendimiento. Jar: He̲'mi hyax'bu̲pa ar química física C 115 yá 2011. PP. 25209 — 25218.
  • Suslick, ë. S. (1998): Enciclopedia ar Kirk — Othmer tecnología química; 4to ed. J. Wiley & Bätsi: Nueva York, 1998, Vol. 26, págs. 517 — 541.
  • Viculis, L. M.; Mack, j. j.; Kaner, R. b (2003): 'nar ruta química da Nanoscrolls ar carbono. Ciencia, 299 yá 1361; 2003.
  • Xu, H.; Suslick, ë. S. (2011): Nt'ot'e aceleración Graphenes funcionalizados. Jar: Revista jar 'mu̲i química americana 133 yá 2011. PP. 9148 — 9151.
  • Zhang, w ar.; Nuni, w ar.; Jing, x. (2010): nt'ot'e 'nar dispersión hingi mpa̲ti grafeno ko 'nar mextha concentración ya ultrasonido. He̲'mi hyax'bu̲pa ar química física B 32 yá 114, ar 2010. PP. 10368 — 10373.
  • Jiao, L.; Zhang, L.; Wang, X.; Diankov, G.; Dai, H. (2009): Estrecho graphene nanoribbons nanotubos carbono. Nä'ä 458 yá 2009. PP. 877 — 880.
  • Parque, G.; Gi Nehe, ë. G.; Gi Nehe, S. J.; Park, J. T.; Wi, R.; Kim, D. H. (2011): Síntesis nanocompuestos k'axt'i grafeno ir nge ar reducción ar aceleración. Ar revista ar Nanociencia ne ar nanotecnología 7 yá 11 ar 2011. PP. 6095 — 6101.
  • Zhang, R.Q.; Ar Sakar, A. (2011): Nsadi teóricos dige ar formación, ar ha̲i Tuning ne ar adsorción segmentos grafeno. Jar: M. Sergio (ed.): física ne aplicaciones ar grafeno — teoría. InTech 2011. PP. 3 — 28.