• Mono- i bi-warstwowe nanosheets grafenowe można szybko wytwarzana poprzez ultradźwiękowe złuszczania z wysoką wydajnością i przy niskich kosztach.
• Ultradźwiękami złuszczony graphene może być funkcjonalizowana biopolimerów w celu uzyskania wody dyspergowalne grafenu.
• Od kawitacji ultradźwiękowej syntetyzowane graphene mogą być dalej przetwarzane w stabilnej dyspersji na bazie wody.

Ultradźwiękowy Złuszczanie wysokiej jakości grafenu

Ultradźwięki jest niezawodny sposób wytwarzania warstwy grafenowych (mono-, bi- i niektóre warstwy grafenowych) z płatków grafitu lub cząstek. Podczas gdy inne techniki znane złuszczające takie jak kulkowych i młynów walcowych lub mieszalnikach zapewniających duże naprężenia ścinające są związane jest z niską jakością i stosowania agresywnych odczynników i rozpuszczalników, sposób ultradźwiękowy złuszczanie przekonuje jej produkcji wysokiej jakości, wysokiej wydajności procesu i umiarkowanych warunkach technologicznych.
Kawitacja ultradźwiękowa powoduje intensywne siły ścinające, które oddzielają stos warstw grafitu do mono-, bi- i kilka warstw o ​​bezusterkowego grafenu.

Dyspergowalny w wodzie arkusze grafenu

W normalnych warunkach jest prawie graphene dyspergowalny w wodzie i tworzą agregaty i aglomeraty, gdy jest zawieszony w środowisku wodnym. Ponieważ systemy wodne mają znaczące zalety bycia niedrogie, nietoksyczny, przyjazny dla środowiska, systemy grafenu na bazie wody są bardzo atrakcyjne dla producentów grafenu i przemysłu przetwórczego.
W celu uzyskania dyspergowalny w wodzie nanosheets grafenowych The ultradźwiękowo złuszczony graphene jest modyfikowane polisacharydy / biopolimery, takie jak pullulan, chitozan, alginian, żelatyna lub guma arabska.

Zalety:

• wysokiej jakości grafenu
• wysoką wydajnością
• Dyspersja wodna,
• wysokie stężenie
• wysoka wydajność
• szybki proces
• niska cena
• wysokowydajne
• przyjazny środowisku

Protokół Direct złuszczania grafitu

Niejonowe i anionowe alginian pullulanu (1,0 g) rozpuszczono oddzielnie w 20 ml wody destylowanej (DI), natomiast kationowa chitozanu (0,4 g) rozpuszczono w 20 ml dejonizowanej z dodatkiem 1% wagowych kwasu octowego. Proszek grafitowy zdyspergowano w wodnych roztworach biopolimerów i potraktowano stosując ultradźwiękowe UP200S procesor (Maksymalna moc 200 W, częstotliwość 24 kHz Hielscher Ultrasonics, Niemcy) wyposażonego w sonotrodę stożka ściętego tytanu (model mikrokońcówką S3 średnicy końcówki 3 mm, maksymalna 210μm amplitudy akustyczne gęstości prądu lub natężenia powierzchniowej 460 W CM^-2) W następujących warunkach: 0,5 cyklu i 50% amplitudy, przez okres co najmniej 10, 20, 30 i 60 minut, odpowiednio. Najlepsze wyniki uzyskano w 30min ultradźwiękami. Sonikację stosuje się w ilości mocy 16,25 W przez 30 minut, a zużycie energii (energii wyjściowej na jednostkę objętości) 731 ml Ws^-1.
Następnie, mieszaniny odwirowano przy 1500 obrotach na minutę przez 60 minut w celu usunięcia unexfoliated cząstki grafitu, a następnie przemyto 5 razy, a ponownie wiruje się przy 5000 obrotach na minutę przez 20 minut w celu usunięcia nadmiaru biopolimerów. Uzyskane ciemnoszare roztwory suszono pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 40 ° C aż do utraty masy nie. Uzyskane proszki polimerowe-graphene były ponownie zdyspergować w wodzie (mg 1 ml^-1 na pullulan i chitozanu; 0,18 mg ml^-1 dla alginianu) dla scharakteryzowania. Arkusze GRAPHENE otrzymane pullulan-, alginate- i chitozanu wspomagane ultradźwiękami zostały oznaczone jako odpowiednio pull-G-G, alg i przkąsić-G.
Z trzech układów, pullulan i chitozan są bardziej skuteczne w złuszczania grafitu niż alginianu. Ta metoda dała złuszczony mono-, bi-, i kilka arkuszy grafenowych warstwowego z tylko niskim bocznych (krawędzi) defektów. Adsorpcja biopolimerów na powierzchni grafenu zapewnia długotrwałą stabilność (ponad 6 miesięcy) w wodnej dyspersji.
(Unalan i wsp. 2015)

Systemy ultradźwiękowe

Procesory ultradźwiękowe o dużej mocy Hielscher są wykorzystywane na całym świecie do pomyślnego złuszczania i dyspersji grafitu i grafenu. Nasze ultradźwiękowe rozpraszacze są dostępne od laboratorium i ławki-top w górę do pełnych jednostek produkcyjnych w przemyśle. Poza wytrzymałością, 24/7 pracy i łatwej konserwacji, ultrasonicators Hielscher przekonać się dużą łatwość przetwarzania oraz liniowego skalowalności.
Procesy mogą być łatwo testowane i optymalizowane w laboratorium. Następnie, wszystkie wyniki procesu mogą być skalowane całkowicie liniowe dla komercyjnego poziomu produkcji. To sprawia, że ​​sonikacja skuteczny i wydajny sposób produkcji na dużą ilość wysokiej jakości arkuszy grafenu.
Hielscher Ultrasonics’ przemysłowych procesory ultradźwiękowe mogą przynieść bardzo wysokie amplitudy. Amplitud do 200 urn może być łatwo prowadzony w sposób ciągły pracy 24/7. Dla jeszcze większych amplitudach, dostosowanych ultradźwiękowe sonotrody są dostępne. Dopasowany reaktory ultradźwiękowe zapewnienia możliwości niezawodnego i bezpiecznego masowej produkcji wysokiej jakości nanosheets grafenu.

homogenizatory ultradźwiękowe o dużej mocy Hielscher są dostępne dla każdej skali procesowej – z laboratorium do produkcji.

Odporność urządzenia ultradźwiękowe Hielscher pozwala do pracy 24/7 w ciężkich i środowisk wymagających.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: