Nanotrombocite grafena (BNP) je mogoče sintetizirati in razpršiti z visoko učinkovitostjo in zanesljivostjo z uporabo zvočnih aparatov. Ultrasonication visoke intenzivnosti se uporablja za luščenje grafita in pridobivanje nekaj plasti grafena, ki se pogosto imenuje grafenski nanotrombociti. Sonication se odlikuje tudi pri doseganju odlične porazdelitve grafenskih nanotrombocitov v nizkih in zelo viskoznih suspenzijah.

Obdelava nanotrombocitov grafena – Vrhunski rezultati z ultrazvočno razbijanjem

Za obdelavo nanotrombocitov grafena so sonde sonde najbolj učinkovito, zanesljivo in enostavno orodje. Ker se ultrasonication lahko uporablja za sintezo, disperzijo in funkcionalizacijo grafenskih nanotrombocitov, sonicatorji se uporabljajo za številne aplikacije, povezane z grafenom:

• Piling in sinteza Sonikatorji tipa sonde se uporabljajo za luščenje grafita v nanotrombocite grafena ali grafena grafena. Ultrasonication visoke intenzivnosti moti medplastne sile in razgradi grafit na manjše, posamezne liste grafena.
• Razpršenost: Doseganje enotne disperzije grafenskih nanotrombocitov v tekočem mediju je ključnega pomena za vse aplikacije, povezane z grafenom. Sonikatorji tipa sonde lahko nanotrombocite enakomerno razpršijo po tekočini, kar preprečuje aglomeracijo in zagotavlja stabilno suspenzijo.
• Funkcionalizacija: Sonication olajša funkcionalizacijo grafenskih nanotrombocitov s spodbujanjem pritrditve funkcionalnih skupin ali molekul na njihove površine. Ta funkcionalizacija povečuje njihovo združljivost s specifičnimi polimeri ali materiali.

Sinteza nanotrombocitov grafena z ultrazvočno razbijanjem

Nanotrombocite grafena lahko sintetiziramo z ultrazvočno podprtim grafitnim pilingom. Zato je grafitna suspenzija sonikirana z ultrazvočnim homogenizatorjem tipa sonde. Ta postopek je bil preskušen z zelo nizkimi (npr. 4 mas.% ali manj) do visokimi koncentracijami trdnih snovi (npr. 10 mas.% ali več).
 
Ghanem and Rehim (2018) report the ultrasonic exfoliation of graphite in water with the aid of sodium dodecyl benzene sulfonate (SDS) in order to prepare dispersed graphene nanoplatelets using a the probe-type sonicator UP 100H allowed for the successful preparation of defect-free few-layer graphene (>5). The following precursor was used: reduced graphene nanosheets were prepared via Hummer method and treated with two additional steps, oxidation of graphite followed by reduction of graphene oxide. Thereby, dispersed graphene nanoplatelets were obtained in water via solvent dispersion method (see scheme below). Graphite layers were exfoliated with sonication using the probe-type sonicator UP100H (100 W). 0.25 g SDS was dissolved in 150 mL deionized water and then 0.5 g of graphite was added. The graphite solution was sonicated for 12h in an ice bath and then the suspension solution was centrifuged at 686× g for 30 min to remove the large particles. The precipitate was discarded and supernatant was re-centrifuged for 90 min at 12,600× g. The obtained dispersed graphene nanoplatelets were washed well several times to get rid of the surfactant. Finally, the product was dried at 60ºC under vacuum.

Slike visokoresolucijskega elektronskega mikroskopa dobljenih grafenskih nanolistov
preko ultrazvočno podprte disperzije vodne faze in Hummerjeve metode.
(Študija in grafika: Ghanem in Rehim, 2018)

Kakšna je razlika med grafenskimi listi in nanotrombociti?

Grafenski listi in grafenski nanotrombociti so nanomateriali, sestavljeni iz grafena, ki je ena plast ogljikovih atomov, razporejenih v šesterokotno mrežo. Včasih se grafenski listi in grafenski nanotrombociti uporabljajo kot zamenljivi izrazi. Toda znanstveno je med temi grafenskimi nanomateriali nekaj razlik: Primarna razlika med grafenskimi listi in grafenskimi nanotrombociti je v njihovi strukturi in debelini. Grafenski listi so sestavljeni iz ene plasti ogljikovih atomov in so izjemno tanki, grafenski nanotrombociti pa so debelejši in sestavljeni iz več zloženih plasti grafena. Te strukturne razlike lahko vplivajo na njihove lastnosti in primernost za posebne uporabe. Uporaba sondnih sond je zelo učinkovita in učinkovita tehnika za sintezo, razpršitev in funkcionalizacijo grafenskih enoslojnih grafenskih listov ter nekaj plastnih zloženih grafenskih nanotrombocitov.

Grafična vizualizacija ultrazvočne sinteze grafenskih nanotrombocitov z uporabo sonikatorja UP100H
(Študija in grafika: Ghanem in Rehim, 2018)

Disperzija grafenskih nanotrombocitov z ultrazvočno razbijanjem

Enotna disperzija grafenskih nanotrombocitov (BNP) je ključnega pomena v različnih aplikacijah, saj neposredno vpliva na lastnosti in lastnosti nastalih materialov ali izdelkov. Zato so sonikatorji nameščeni za disperzije nanotrombocitov grafena v različnih panogah. Naslednji primeri uporabe ultrazvoka moči so naslednje industrije:
 

• Nanokompoziti: Nanotrombocite grafena lahko vgradimo v različne nanokompozitne materiale, kot so polimeri, da izboljšamo njihove mehanske, električne in toplotne lastnosti. Sonikatorji tipa sonde pomagajo pri enakomerni razpršitvi nanotrombocitov v polimerni matrici, kar ima za posledico izboljšano zmogljivost materiala.
• Elektrode in baterije: Nanotrombociti grafena se uporabljajo pri razvoju visoko zmogljivih elektrod za baterije in superkondenzatorje. Sonication pomaga ustvariti dobro razpršene elektrodne materiale na osnovi grafena s povečano površino, kar izboljša zmogljivosti shranjevanja energije.
• Kataliza: Sonication se lahko uporablja za pripravo katalitskih materialov na osnovi grafenskih nanotrombocitov. Enotna disperzija katalitskih nanodelcev na površini grafena lahko poveča katalitično aktivnost v različnih reakcijah.
• Senzorji: Nanotrombociti grafena se lahko uporabljajo pri izdelavi senzorjev za različne aplikacije, vključno z zaznavanjem plina, biosenzibilizacijo in spremljanjem okolja. Sonication zagotavlja homogeno porazdelitev nanotrombocitov v senzorskih materialih, kar vodi do izboljšane občutljivosti in učinkovitosti.
• Premazi in filmi: Sonikatorji tipa sonde se uporabljajo za pripravo grafenskih nanotrombocitnih premazov in filmov za uporabo v elektroniki, vesolju in zaščitnih premazih. Enakomerna disperzija in pravilna oprijemljivost na podlage sta ključnega pomena za te aplikacije.
• Biomedicinske aplikacije: V biomedicinskih aplikacijah se nanotrombociti grafena lahko uporabljajo za dostavo zdravil, slikanje in tkivno inženirstvo. Sonication pomaga pri pripravi nanodelcev in kompozitov na osnovi grafena, ki se uporabljajo v teh aplikacijah.

SEM slike grafenskih nanotrombocitov pri (b) X3000 in (c) X8000
(Študija in slike: ©Alizadeh et al., 2018)

Znanstveno dokazani rezultati za ultrazvočne disperzije nanotrombocitov grafena

Znanstveniki so uporabili Hielscher sonicators za sintezo in disperzijo grafenskih nanotrombocitov v številnih študijah in močno preizkusili učinke ultrasonication. Spodaj lahko najdete nekaj primerov za uspešno mešanje grafenskih nanotrombocitov v različne mešanice, kot so vodne suspenzije, ekspojeve smole ali malta.
 
Običajen postopek za zanesljivo, hitro enakomerno disperzijo grafenskih nanotrombocitov je naslednji postopek:
Za disperzijo so bili nanotrombociti grafena sonikirani v čistem acetonu z uporabo Hielscher ultrazvočnega mešalnika UP400S skoraj eno uro, da bi preprečili aglomeracijo grafenskih listov. Aceton je bil popolnoma odstranjen z izhlapevanjem. Nato so nanotrombocite grafena dodali pri 1 masnem % epoksidnega sistema in jih 15 minut sonirali v epoksi smoli pri 90 W.
(prim. Cakir et al., 2016)
 
Druga študija raziskuje ojačitev ionskih tekočih nanofluidov (ionanofluidov) z dodajanjem grafenskih nanotrombocitov. Za vrhunsko disperzijo je bila mešanica grafenskih nanotrombocitov, ionske tekočine in natrijevega dodecil benzen sulfonata homogenizirana z uporabo sonde Hielscher sonde UP200S približno 90 minut.
(prim. Alizadeh et al., 2018)

 
(2019) poročajo o učinkoviti vključitvi grafenskih nanotrombocitov v malto. Zato so bile vodne suspenzije grafena proizvedene z dodajanjem nanotrombocitov – pri masah, vpisanih z zaželeno ciljno vsebino v nastalih materialih – v mešanicah običajne vode iz pipe in mehčalca ter naknadnim magnetnim mešanjem 2 minuti. Suspenzije so bile homogenizirane z ultrazvočnim razbijanjem 90 minut pri sobni temperaturi z uporabo naprave Hielscher UP400S (Hielscher Ultrasonics GmbH), opremljene z 22-milimetrsko sonotrodo, ki zagotavlja pretok moči 4500 J / min pri frekvenci 24 kHz. Specifična kombinacija hitrosti energije in trajanja ultrazvočnega razbijanja je bila določena kot optimalna po natančni preiskavi učinka ultrazvočnih parametrov kakovosti vzmetenja.
(prim. Tragazikis et al., 2019)
 
(2018) v svojih raziskavah navajajo, da pravilna disperzijska tehnika, kot je ultrazvočno razbijanje, zagotavlja, da lahko nanomateriali, kot so nanoplateteleti grafena, izboljšajo lastnosti polnilnih materialov. To je posledica dejstva, da je disperzija eden najpomembnejših dejavnikov za proizvodnjo visokokakovostnih nanokompozitov, kot je epoksidna masa.

Visoko zmogljivi zvočniki za obdelavo nanotrombocitov grafena

Hielscher Ultrasonics je vodilni na trgu, ko gre za visoko zmogljive ultrazvočne naprave za obdelavo nanomaterialov. Hielscher sonda sonde sonikatorji se uporabljajo po vsem svetu v laboratorijih in industrijskih okoljih za različne aplikacije, vključno s predelavo grafenskih nanotrombocitov.
Najsodobnejša tehnologija, nemška izdelava in inženiring ter dolgoletne tehnične izkušnje naredijo Hielscher Ultrasonics vaš najljubši partner za uspešno ultrazvočno uporabo.

Oblikovanje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrasonicatorji so dobro znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno delovanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnihtorjev v industrijske objekte. Z grobimi pogoji in zahtevnimi okolji lahko ravnajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je iso certificirano podjetje in dal poseben poudarek na visokozmogiji ultrasonicators, ki vključujejo najmotejšo tehnologijo in prijaznost uporabnika. Seveda, Hielscher ultrasonicators so CE skladni in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: