Ultrasonic dispersão de grafeno
- Para incorporar grafeno em compósitos, o grafeno deve ser disperso / esfoliada como nano-folhas soltas de maneira uniforme dentro da formulação. Quanto maior o grau de desaglomeração, melhor as propriedades dos materiais extraordinários são explorados.
- dispersão ultra-sónica permite para uma distribuição de partículas superior e uma estabilidade da dispersão – mesmo quando a formulação em altas concentrações e viscosidades.
- Ultra-sons de processamento de grafeno dá excelentes qualidades de dispersão e se destaca métodos convencionais de mistura, de longe.
Ultrasonic dispersão de grafeno
A fim de dar compósitos as características do material em circulação de grafeno, tais como a resistência, grafeno deve ser disperso numa matriz ou aplicado como um revestimento de película fina sobre um substrato. A aglomeração, sedimentação, e a dispersão em uma matriz (ou a distribuição das partículas sobre o substrato, respectivamente) são factores importantes que influenciam as propriedades do material resultante.
Devido à sua natureza hidrofóbica, a preparação de uma dispersão estável e grafeno altamente concentradas sem agentes tensioactivos ou dispersantes é uma tarefa difícil. Para ultrapassar as forças de van der Waals, forças de cisalhamento fortes gerados pela cavitação ultra-sônica são o método mais sofisticado para preparar dispersões estáveis.
Grafeno com uma elevada condutividade eléctrica (712 S · m-1 de), Boa dispersibilidade e alta concentração pode ser facilmente preparado utilizando um dispersor ultra-sónico, tal como UIP2000hdT ou UIP4000. Sonicação permite preparar uma dispersão estável grafeno a baixa temperatura do processo de aprox. 65 ° C.
Imagem SEM de nanofolhas de grafeno ultrasonically dispersos
potentes sistemas de ultra-sons da Hielscher são capazes de processar grafeno e grafite em grandes volumes, por exemplo para a esfoliação de fase líquida e dispersão grafeno. O controlo exacto sobre os parâmetros do processo para permitir o aumento de escala contínua de processos ultra-sónicos de bancada para a produção plena comercial.
Ultrassonicamente esfoliada poucos-camada grafeno com aprox. 3-4 camadas e uma aprox. tamanho de 1 um pode ser (re) disperso em concentrações de pelo menos 63 mg / mL.
-
- grafeno de alta qualidade
- alto rendimento
- dispersão uniforme
- alta concentração
- viscosidades altas
- processo rápido
- baixo custo
- High-throughput
- altamente eficiente
- favor do meio ambiente
reactor de ultra-sons 7 kW para dispersões grafeno
Sistemas de Dispersão ultra-sônicos
Hielscher Ultrasonics oferece sistemas de ultra-sons de alta potência para a esfoliação e dispersão do grafeno mergulhado em massa e grafite em mono-, bi- e grafeno poucas camadas. Os processadores de ultra-sons e fiáveis reactores sofisticados fornecer a potência necessária, as condições do processo, bem como um controlo preciso, de modo que os resultados do processo de ultra-sons pode ser ajustado exactamente para as metas de processo desejados.
Um dos parâmetros do processo mais importantes é a amplitude de ultra-sons (o deslocamento vibracional na corneta ultra-sónica). Hielscher de sistemas ultra-sônicos industriais são construídos para fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser executadas de forma contínua em operação 24/7. Para amplitudes ainda maiores, a Hielscher oferece sondas ultra-sônicas personalizadas. Todos os nossos processadores ultra-sônicos podem ser ajustados exatamente às condições de processo necessárias e facilmente monitorados através do software incorporado. Isso garante maior confiabilidade, qualidade consistente e resultados reprodutíveis. A robustez dos equipamentos ultra-sônicos da Hielscher permite uma operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e exigentes. Isso faz do sonication a tecnologia de produção preferida para a preparação em grande escala de nano-folhas de grafeno mono- e de poucas camadas.
Oferecendo uma ampla gama de produtos de ultrasonicators e acessórios (por exemplo, eléctrodos sonoros e reactores com diferentes tamanhos e geometrias), as condições de reacção mais adequadas e os factores (por exemplo, reagentes, entrada de energia de ultra-sons por volume, pressão, temperatura, taxa de fluxo, etc.) pode ser escolhida a fim de obter a mais alta qualidade. Desde que os nossos reatores de ultra-som pode ser pressurizado até várias centenas barg, a sonicação de pastas de alta viscosidade com a 250.000 centipoise não é problema para sistemas ultra-sônicos da Hielscher.
Devido a estes factores, ultra-sons delaminação / esfoliação e dispersão destaca as técnicas de moagem e moagem convencionais.
- O ultra-som de alta potência
- forças de cisalhamento elevadas
- pressões elevadas aplicável
- controle preciso
- escalabilidade contínua (linear)
- lote e por escoamento
- resultados reprodutíveis
- confiabilidade
- robustez
- alta eficiência energética
Contate-Nos! / Pergunte-nos!
Literatura / Referências
- Ivanov R., Hussainova I., Aghayan M., Petrov M. (2014): Grafeno revestido de alumina Nanofibres como Zirconia Reforço. 9ª Conferência Internacional Báltico DAAAM de Engenharia industrial 24-26 abril de 2014, Tallinn, Estónia.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): CrPS esfoliado4 com Fotocondutividade Promissora. Pequeno Vol.16, Edição 1. 9 de janeiro de 2020.
- Stengl V., M. J. Henych Feira, Ecorchard P. (2014): O ultra-som a esfoliação de análogos inorgânicos de grafeno. Nanoescala Research Letters 9 (1), 2014.
Fatos, vale a pena conhecer
Grafeno
O grafeno é uma camada de carbono de um átomo de espessura, que pode ser descrita como uma estrutura de camada única ou 2D de grafeno (grafeno de camada única = SLG). O grafeno possui uma superfície específica extraordinariamente grande e propriedades mecânicas superiores (módulo de Young de 1 TPa e resistência intrínseca de 130 GPa), oferece grande condutividade eletrônica e térmica, mobilidade do portador de carga, transparência e é impermeável aos gases. Devido a estas características do material, o grafeno é utilizado como aditivo de reforço para dar aos compósitos a sua força, condutividade, etc. Para combinar as características do grafeno com outros materiais, o grafeno deve ser disperso no composto ou é aplicado como um revestimento de película fina sobre um substrato.
Os solventes comuns, os quais são muitas vezes utilizados como fase líquida para dispersar nanofolhas grafeno, incluem dimetil sulfóxido (DMSO), N, N-dimetilformamida (DMF), N-metil-2-pirrolidona (NMP), tetrametilureia (TMU, tetra-hidrofurano (THF) , propileno carbonateacetone (PC), etanol, e formamida.
Por Composites grafeno-Baseado?
Grafeno é com uma espessura de um átomo do mais fino, com um peso de aprox. 0,77 mg por 1m2 o mais leve e com uma rigidez à tracção de 150 milhões psi (100-300 vezes mais forte do que o aço) e uma resistência à tracção de 130,000,000,000 Pascais o material mais forte conhecido. Além disso, o grafeno é o melhor condutor térmico (à temperatura ambiente com (4,84 ± 0,44) x 103 a (5,30 ± 0,48) x 103 W · m-1 de1-K-1 de) E o melhor condutor (mobilidade dos electrões eléctrico mais elevado quanto 15.000 centímetros2· V-1 de· s-1 de). Outra característica importante de grafeno é a sua propriedade óptica, com uma absorção de luz no πα≈2.3% de luz branca, e a sua aparência transparente.
Ao incorporar grafeno em matrizes, estas características do material em circulação pode ser transferido para o composto resultante, que oferece funcionalidades únicas. Tais compósitos reforçados por grafeno oferecer novas possibilidades para o desenvolvimento de materiais e aplicações industriais. Devido às suas características, o grafeno e de grafeno-compósitos são já amplamente difundido na fabricação de baterias de alto desempenho, supercapacitores, tintas condutoras, revestimentos, sistemas fotovoltaicos e dispositivos eletrônicos
poderosos processadores de ultra-sons da Hielscher entregar as forças de corte elevadas necessárias para ultrapassar as forças de van der Waals, de modo a distribuir uniformemente nanofolhas grafeno em matrizes compósitas. dispersores de ultra-som, tais como o UIP2000hdT ou UIP16000 são usados para produzir nano-compósitos reforçados com óxido de graphene- e grafeno.