Dispersion tejzanor i Grafenit
Për të përfshirë grafenin në përbërje, është thelbësore që grafeni të shpërndahet ose të shtresohet në nano-fletë të vetme në mënyrë uniforme në të gjithë formulimin. Sa më tërësisht të deaglomerohet grafeni, aq më mirë mund të përdoren vetitë e tij të jashtëzakonshme materiale. Dispersioni tejzanor ofron shpërndarje superiore të grimcave dhe stabilitet të shpërndarjes, edhe në përqendrime dhe viskozitete të larta. Kjo metodë siguron cilësi të jashtëzakonshme dispersioni, duke tejkaluar shumë teknikat konvencionale të përzierjes.
Dispersion tejzanor i Grafenit
Për të mbushur përbërjet me karakteristikat e jashtëzakonshme të grafenit, siç është forca e tij, grafeni duhet të shpërndahet në mënyrë të njëtrajtshme në një matricë ose të aplikohet si një shtresë me shtresë të hollë mbi një nënshtresë. Faktorët kryesorë që ndikojnë në vetitë e materialit që rezultojnë përfshijnë grumbullimin, sedimentimin dhe shpërndarjen brenda matricës ose shpërndarjes së grimcave në nënshtresë.
Për shkak të natyrës hidrofobike të grafenit, krijimi i një dispersioni të qëndrueshëm dhe shumë të përqendruar pa surfaktantë ose dispersant është sfidues. Tejkalimi i forcave van der Waals kërkon forca të forta prerëse, të cilat mund të gjenerohen në mënyrë efektive nga kavitacioni tejzanor. Kjo metodë është më e sofistikuara për përgatitjen e dispersioneve të qëndrueshme.
Sonikatorë industrialë për shpërndarjen e lartë të grafenit.
[/one_third_last]
Më shumë informacion dhe detaje teknike rreth sonikatorëve industrialë të tipit sondë Hielscher për eksfolimin dhe shpërndarjen e grafenit mund të gjenden këtu:
- UIP1000hdT (ekografi me fuqi 1000 vat)
- UIP2000hdT (ekografi me fuqi 2000 vat)
- UIP4000hdT (ekografi me fuqi 4000 vat)
- UIP6000hdT (ekografi me fuqi 6000 vat)
- UIP16000hdT (ekografi me fuqi 16,000 watts)
Të gjithë sonikatorët Hielscher lejojnë kontrollin e saktë mbi të gjithë parametrat e rëndësishëm të procesit, teknologjia e shpërndarjes tejzanor shmang dëmtimet e strukturave kimike dhe kristalore të grafenit – duke rezultuar në thekon grafeni të pacenuar dhe pa defekte.
Ultrasonikët e fuqishëm Hielscher janë në gjendje të përpunojnë grafen dhe grafit në vëllime të mëdha, p.sh. për eksfolimin në fazë të lëngët dhe shpërndarjen e grafenit. Kontrolli i saktë mbi parametrat e procesit lejon shkallëzimin pa probleme të proceseve tejzanor nga sipërfaqja e sipërme deri te prodhimi i plotë tregtar.
Grafen me disa shtresa të eksfoluar në mënyrë tejzanor me përafërsisht. 3-4 shtresa dhe përafërsisht. madhësia prej 1μm mund të (ri-)shpërndahet në përqendrime prej të paktën 63 mg/mL.
Imazhet SEM të nanotrombociteve të grafenit në (b) X3000 dhe (c) X8000
(Studim dhe imazhe: ©Alizadeh et al., 2018)
- grafen me cilësi të lartë
- prodhim i lartë / rendiment i lartë
- dispersion uniform
- përqëndrim të lartë
- viskozitete të larta
- proces i shpejtë
- çmim i ulët
- Shumë efikas
- miqësore me mjedisin
Reaktor tejzanor 7 kW për dispersione grafeni
Homogjenizues dhe shpërndarës tejzanor për grafen
Hielscher Ultrasonics ofron sisteme tejzanor me fuqi të lartë për eksfolimin dhe shpërndarjen e grafenit dhe grafitit me shtresa në masë në grafen me një, dy dhe me pak shtresa. Procesorët e tyre të besueshëm ultrasonikë dhe reaktorët e avancuar ofrojnë fuqinë e nevojshme dhe kontrollin e saktë për të arritur qëllimet specifike të procesit.
Një nga parametrat më thelbësorë të procesit është amplituda tejzanor, e cila është zhvendosja vibruese në bririn tejzanor. Ultrasonikët industrialë Hielscher janë krijuar për të dhënë amplituda shumë të larta, me funksionim të vazhdueshëm deri në 200µm. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonda tejzanor të personalizuara. Parametrat e procesit të të gjithë sonikatorëve Hielscher mund të rregullohen me saktësi në kushtet e kërkuara të procesit dhe të monitorohen nëpërmjet softuerit të integruar, duke siguruar besueshmëri të lartë, cilësi të qëndrueshme dhe rezultate të riprodhueshme. Dizajni i fortë i sonikatorëve Hielscher janë ndërtuar për funksionim 24/7 në mjedise kërkuese, duke e bërë sonikimin teknologjinë e preferuar për prodhimin në shkallë të gjerë të nanofletave grafeni me një dhe me pak shtresa.
Hielscher ofron një gamë të gjerë ultrasonikësh dhe aksesorë, duke përfshirë sonotrode dhe reaktorë të madhësive dhe gjeometrive të ndryshme. Kjo lejon zgjedhjen e kushteve dhe faktorëve optimalë të reagimit, të tilla si reagentët, inputi i energjisë tejzanor për vëllim, presioni, temperatura dhe shpejtësia e rrjedhës, për të arritur cilësinë më të lartë. Reaktorët e tyre tejzanor mund të jenë nën presion deri në disa qindra barg, duke e bërë të realizueshme sonikimin e pastave shumë viskoze (deri në 250,000 centipoise).
Këto aftësi e bëjnë delaminimin tejzanor, eksfolimin dhe shpërndarjen më të lartë se teknikat konvencionale të bluarjes dhe bluarjes.
Sonikatorët Hielscher janë homogjenizuesit më të sofistikuar tejzanor në treg. Përfitoni nga përfitimet e shumta që vijnë me sonikatorët Hielscher!
Vizualizimi grafik i sintezës tejzanor të nanotrombociteve të grafenit duke përdorur sonikatorin UP100H
(Studim dhe grafik: Ghanem dhe Rehim, 2018)
Hielscher Sonicators për Grafen:
- ultratinguj me fuqi të lartë
- forca të larta prerëse
- presione të larta të aplikueshme
- kontroll i saktë
- shkallëzueshmëri pa probleme (lineare)
- grumbull dhe rrjedhës
- rezultate të riprodhueshme
- besueshmëria
- qëndrueshmëri
- efikasitet të lartë të energjisë
Fakte që ia vlen të dihen
Çfarë është Grafeni?
Grafeni është një shtresë karboni me trashësi një atom, e cila mund të përshkruhet si një strukturë grafeni me një shtresë ose 2D (grafen me një shtresë = SLG). Grafeni ka një sipërfaqe specifike jashtëzakonisht të madhe dhe veti mekanike superiore (moduli i Young prej 1 TPa dhe forca e brendshme prej 130 GPa), ofron përçueshmëri të madhe elektronike dhe termike, lëvizshmëri të bartësit të ngarkesës, transparencë dhe është i papërshkueshëm nga gazrat. Për shkak të këtyre karakteristikave të materialit, grafeni përdoret si aditiv përforcues për t'i dhënë kompoziteve forcën, përçueshmërinë, etj. Për të kombinuar karakteristikat e grafenit me materiale të tjera, grafeni duhet të shpërndahet në përbërje ose të aplikohet si një shtresë e hollë. mbi një substrat.
Tretësit e zakonshëm, të cilët përdoren shpesh si fazë e lëngshme për të shpërndarë nanofletët e grafenit, përfshijnë dimetil sulfoksid (DMSO), N,N-dimetilformamid (DMF), N-metil-2-pirrolidone (NMP), Tetrametilurea (TMU, Tetrahidrofuran (THF) , propileni karbonataceton (PC), etanol dhe formamid.
A mund të shpërndahet grafeni në ujë?
Po, grafeni mund të shpërndahet në ujë duke përdorur surfaktantë, polimerë ose agjentë të tjerë stabilizues për të parandaluar grumbullimin dhe për të ruajtur stabilitetin e shpërndarjes. Pajisjet e besueshme të shpërndarjes, të tilla si sonikatorët e tipit sonda, luajnë gjithashtu një rol vendimtar në shpërndarjen e grafenit duke përdorur energjinë tejzanor për të copëtuar aglomeratet dhe për të zvogëluar madhësinë e grimcave të grafenit, duke promovuar një shpërndarje më uniforme dhe të qëndrueshme në mjedisin e lëngshëm.
A mund të shpërndahet oksidi i grafenit në ujë?
Po, oksidi i grafenit mund të shpërndahet në ujë për shkak të grupeve funksionale që përmbajnë oksigjen, të cilat rrisin hidrofilitetin e tij dhe e lejojnë atë të formojë dispersione ujore të qëndrueshme.
Cili është tretësi më i mirë për të shpërndarë grafenin?
Tretësi më i mirë për të shpërndarë grafenin është N-metil-2-pirrolidoni (NMP) për shkak të polaritetit të tij të lartë dhe aftësisë për të stabilizuar fletët e grafenit, duke rezultuar në një shpërndarje uniforme dhe të qëndrueshme.
Pse grafeni është i pazgjidhshëm në ujë?
Grafeni është i pazgjidhshëm në ujë, sepse i mungojnë grupet funksionale që mund të ndërveprojnë me molekulat e ujit, duke e bërë atë hidrofobik dhe të prirur për t'u grumbulluar për shkak të forcave të forta van der Waals midis fletëve të grafenit.
Pse përdoret grafeni në përbërje?
Grafeni është me një trashësi prej një atomi më i hollë, me një peshë prej përafërsisht. 0.77 mg për 1 m2 më e lehta, dhe me një ngurtësi tërheqëse prej 150,000,000 psi (100-300 herë më e fortë se çeliku) dhe një rezistencë në tërheqje prej 130,000,000,000 Pascals, materiali më i fortë i njohur.
Për më tepër, grafeni është përçuesi termik më i mirë (në temperaturën e dhomës me (4,84±0,44) × 103 në (5,30±0,48) × 103 W·m-11 · K-1) dhe përcjellësi më i mirë elektrik (lëvizshmëria e elektroneve më e lartë deri në 15,000 cm2·V-1·s-1).
Një tjetër karakteristikë e rëndësishme e grafenit është vetia e tij optike me një përthithje të dritës në πα≈2.3% të dritës së bardhë dhe pamja e tij transparente.
Duke përfshirë grafenin në matrica, ato karakteristika të jashtëzakonshme të materialit mund të transferohen në përbërjen që rezulton, e cila ofron funksionalitete unike. Kompozita të tilla të përforcuara me grafen ofrojnë mundësi të reja për zhvillimin e materialit dhe aplikimet industriale. Për shkak të karakteristikave të tij, grafeni dhe kompozitat e grafenit tashmë janë përhapur gjerësisht në prodhimin e baterive me performancë të lartë, superkondensatorëve, bojërave përçuese, veshjeve, sistemeve fotovoltaike dhe pajisjeve elektronike.
Sonicers Hielscher japin forcat e nevojshme të prerjes së lartë për të kapërcyer forcat van der Waals në mënyrë që të shpërndajnë nanofletët e grafenit në mënyrë uniforme në matricat e përbëra. Shpërndarësit tejzanor si UIP2000hdT ose UIP16000 përdoren për të prodhuar nano-përbërje të përforcuara me grafen dhe oksid grafeni.
Literatura/Referencat
- FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
- FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
- Ivanov R., Hussainova I., Aghayan M., Petrov M. (2014): Graphene Coated Alumina Nanofibres as Zirconia Reinforcement. 9th International DAAAM Baltic Conference of industrial Engineering 24-26 April 2014, Tallinn, Estonia.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratori te madhësia industriale.