กราฟีนนาโนเพลต (GNPs) สามารถสังเคราะห์และกระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงโดยใช้โซนิคเตอร์ อัลตราโซนิกความเข้มสูงถูกนํามาใช้เพื่อขัดผิวกราไฟท์และได้รับกราฟีนไม่กี่ชั้นซึ่งมักเรียกว่าเกล็ดนาโนกราฟีน Sonication ยังยอดเยี่ยมในการบรรลุการกระจายของเกล็ดนาโนกราฟีนที่ยอดเยี่ยมทั้งในสารแขวนลอยที่มีความหนืดต่ําและสูง

การประมวลผลกราฟีนนาโนเกล็ดเลือด – ผลลัพธ์ที่เหนือกว่าด้วย Sonication

สําหรับการประมวลผลกราฟีนนาโนเกล็ดเลือด sonicators ชนิดโพรบเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพเชื่อถือได้และใช้งานง่ายที่สุด เนื่องจาก ultrasonication สามารถใช้สําหรับการสังเคราะห์การกระจายและการทํางานของเกล็ดนาโนกราฟีน sonicators จึงใช้สําหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับกราฟีนจํานวนมาก:

• การขัดผิวและการสังเคราะห์ sonicators ชนิดโพรบใช้ในการขัดผิวกราไฟท์เป็นกราฟีนไม่กี่ชั้นหรือกราฟีนนาโนเพลต อัลตราโซนิกความเข้มสูงขัดขวางแรงระหว่างชั้นและแบ่งกราไฟท์ออกเป็นกราฟีนแผ่นเล็ก ๆ
• กระจายตัว การบรรลุการกระจายตัวของแผ่นนาโนกราฟีนอย่างสม่ําเสมอในตัวกลางของเหลวเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับกราฟีนทั้งหมด sonicators ชนิดโพรบสามารถกระจายแผ่นนาโนอย่างสม่ําเสมอทั่วทั้งของเหลวป้องกันการรวมตัวกันและสร้างความมั่นใจในการระงับที่มั่นคง
• ฟังก์ชั่น: Sonication อํานวยความสะดวกในการทํางานของแผ่นนาโนกราฟีนโดยการส่งเสริมการยึดติดของกลุ่มการทํางานหรือโมเลกุลกับพื้นผิวของพวกเขา ฟังก์ชั่นนี้ช่วยเพิ่มความเข้ากันได้กับโพลีเมอร์หรือวัสดุเฉพาะ

การสังเคราะห์เกล็ดนาโนกราฟีนผ่าน Sonication

เกล็ดนาโนกราฟีนสามารถสังเคราะห์ได้โดยการขัดผิวกราไฟท์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ดังนั้นการระงับกราไฟท์จึงถูกทําให้เป็นเสียงโดยใช้โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกชนิดโพรบ ขั้นตอนนี้ได้รับการทดสอบด้วยความเข้มข้นที่ต่ํามาก (เช่น 4wt% หรือต่ํากว่า) ถึงความเข้มข้นของแข็งสูง (เช่น 10wt% หรือสูงกว่า)
 
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.

ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนส่งความละเอียดสูงของแผ่นนาโนกราฟีนที่ได้รับ
ผ่านการกระจายเฟสน้ําช่วย ultrasonically และวิธี Hummer
(การศึกษาและกราฟิก: Ghanem and Rehim, 2018)

ความแตกต่างระหว่างแผ่นกราฟีนและเกล็ดนาโนคืออะไร?

แผ่นกราฟีนและแผ่นนาโนกราฟีนเป็นวัสดุนาโนที่ประกอบด้วยกราฟีนซึ่งเป็นชั้นเดียวของอะตอมคาร์บอนที่จัดเรียงในตาข่ายหกเหลี่ยม บางครั้งแผ่นกราฟีนและแผ่นนาโนกราฟีนถูกใช้เป็นคําที่ใช้แทนกันได้ แต่ในทางวิทยาศาสตร์มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างวัสดุนาโนกราฟีนเหล่านี้: ความแตกต่างหลักระหว่างแผ่นกราฟีนและแผ่นนาโนกราฟีนอยู่ในโครงสร้างและความหนา แผ่นกราฟีนประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนชั้นเดียวและบางเป็นพิเศษในขณะที่แผ่นนาโนกราฟีนมีความหนากว่าและประกอบด้วยชั้นกราฟีนซ้อนกันหลายชั้น ความแตกต่างทางโครงสร้างเหล่านี้อาจส่งผลต่อคุณสมบัติและความเหมาะสมสําหรับการใช้งานเฉพาะ การใช้ sonicators ประเภทโพรบเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงและมีประสิทธิภาพสูงในการสังเคราะห์กระจายและทํางานแผ่นกราฟีนชั้นเดียวของกราฟีนรวมถึงแผ่นนาโนกราฟีนซ้อนกันไม่กี่ชั้น

กราฟิกแสดงภาพการสังเคราะห์อัลตราโซนิกของแผ่นนาโนกราฟีนโดยใช้ sonicator UP100H
(การศึกษาและกราฟิก: Ghanem and Rehim, 2018)

การกระจายตัวของเกล็ดนาโนกราฟีนโดยใช้ Sonication

การกระจายตัวสม่ําเสมอของเกล็ดกราฟีนนาโน (GNPs) มีความสําคัญในการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติและประสิทธิภาพของวัสดุหรือผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น ดังนั้นจึงมีการติดตั้ง sonicators สําหรับการกระจายตัวของเกล็ดนาโนกราฟีนในอุตสาหกรรมต่างๆ อุตสาหกรรมต่อไปนี้เป็นตัวอย่างที่โดดเด่นสําหรับการใช้อัลตราซาวนด์พลังงาน:
 

• นาโนคอมโพสิต: แผ่นนาโนกราฟีนสามารถรวมเข้ากับวัสดุนาโนคอมโพสิตต่างๆเช่นโพลีเมอร์เพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางกลไฟฟ้าและความร้อน sonicators ชนิดโพรบช่วยในการกระจายแผ่นนาโนอย่างสม่ําเสมอภายในเมทริกซ์พอลิเมอร์ส่งผลให้ประสิทธิภาพของวัสดุดีขึ้น
• อิเล็กโทรดและแบตเตอรี่: แผ่นนาโนกราฟีนใช้ในการพัฒนาอิเล็กโทรดประสิทธิภาพสูงสําหรับแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุยิ่งยวด Sonication ช่วยสร้างวัสดุอิเล็กโทรดที่ใช้กราฟีนที่กระจายตัวได้ดีพร้อมพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการกักเก็บพลังงาน
• การเร่งปฏิกิริยา: Sonication สามารถใช้ในการเตรียมวัสดุเร่งปฏิกิริยาตามเกล็ดนาโนกราฟีน การกระจายตัวสม่ําเสมอของอนุภาคนาโนตัวเร่งปฏิกิริยาบนพื้นผิวกราฟีนสามารถเพิ่มกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาต่างๆ
• เซน เซอร์: แผ่นนาโนกราฟีนสามารถใช้ในการผลิตเซ็นเซอร์สําหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการตรวจจับก๊าซการตรวจจับทางชีวภาพและการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม Sonication ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายของเกล็ดนาโนที่เป็นเนื้อเดียวกันในวัสดุเซ็นเซอร์ซึ่งนําไปสู่ความไวและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
• สารเคลือบและฟิล์ม: sonicators ชนิดโพรบใช้ในการเตรียมสารเคลือบและฟิล์มที่ใช้แผ่นนาโนกราฟีนสําหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศและการเคลือบป้องกัน การกระจายตัวที่สม่ําเสมอและการยึดเกาะที่เหมาะสมกับพื้นผิวเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการใช้งานเหล่านี้
• การใช้งานทางชีวการแพทย์: ในการใช้งานทางชีวการแพทย์กราฟีนนาโนเพลตสามารถใช้สําหรับการส่งยาการถ่ายภาพและวิศวกรรมเนื้อเยื่อ Sonication ช่วยในการเตรียมอนุภาคนาโนที่ใช้กราฟีนและคอมโพสิตที่ใช้ในการใช้งานเหล่านี้

ภาพ SEM ของแผ่นนาโนกราฟีนที่ (b) X3000 และ (c) X8000
(การศึกษาและภาพ: ©Alizadeh et al., 2018)

ผลลัพธ์ที่พิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์สําหรับการกระจายตัวของเกล็ดนาโนกราฟีนอัลตราโซนิก

นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ Hielscher sonicators สําหรับการสังเคราะห์และการกระจายตัวของแผ่นนาโนกราฟีนในการศึกษาจํานวนมากและทดสอบผลกระทบของ ultrasonication อย่างจริงจัง ด้านล่างนี้คุณจะพบตัวอย่างบางส่วนสําหรับการผสมแผ่นนาโนกราฟีนที่ประสบความสําเร็จลงในส่วนผสมต่างๆเช่นสารละลายน้ําเรซิน expoy หรือปูน
 
ขั้นตอนทั่วไปสําหรับการกระจายตัวของเกล็ดนาโนกราฟีนที่เชื่อถือได้และรวดเร็วเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:
สําหรับการกระจายตัวแผ่นนาโนกราฟีนถูกโซนิคภายในอะซิโตนบริสุทธิ์โดยใช้เครื่องผสมอัลตราโซนิก Hielscher UP400S เป็นเวลาเกือบหนึ่งชั่วโมงเพื่อป้องกันการรวมตัวกันของแผ่นกราฟีน อะซิโตนถูกกําจัดออกอย่างสมบูรณ์โดยการระเหย จากนั้นจึงเติมแผ่นนาโนกราฟีนที่ 1 wt % ของระบบอีพ็อกซี่และถูกโซนิคในอีพอกซีเรซินที่ 90W เป็นเวลา 15 นาที
(cf. Cakir et al., 2016)
 
การศึกษาอื่นตรวจสอบการเสริมแรงของนาโนฟลูอิดที่ใช้ของเหลวไอออนิก (ionanofluids) โดยการเพิ่มเกล็ดนาโนกราฟีน สําหรับการกระจายตัวที่เหนือกว่าส่วนผสมของเกล็ดนาโนกราฟีนของเหลวไอออนิกและโซเดียมโดเดซิลเบนซีนซัลโฟเนตถูกทําให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยใช้ sonicator UP200S ชนิดโพรบ Hielscher เป็นเวลาประมาณ 90 นาที
(cf. Alizadeh et al., 2018)

 
Tragazikis et al. (2019) รายงานการรวมตัวของแผ่นนาโนกราฟีนเข้ากับปูนอย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นสารแขวนลอยกราฟีนในน้ําจึงถูกผลิตขึ้นโดยการเติมนาโนเกล็ดเลือด - ที่น้ําหนักที่จารึกโดยเนื้อหาเป้าหมายที่ต้องการในวัสดุที่เป็นผลลัพธ์ - ในส่วนผสมของน้ําประปาปกติและพลาสติไซเซอร์และการกวนแม่เหล็กที่ตามมาเป็นเวลา 2 นาที ระบบกันสะเทือนถูกทําให้เป็นเนื้อเดียวกันโดย ultrasonication เป็นเวลา 90 นาทีที่อุณหภูมิห้องโดยใช้อุปกรณ์ Hielscher UP400S (Hielscher Ultrasonics GmbH) ที่ติดตั้ง 22mm-sonotrode ให้ปริมาณพลังงาน 4500 J / นาทีที่ความถี่ 24 kHz การรวมกันของอัตราพลังงานและระยะเวลา sonication ที่เฉพาะเจาะจงได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างเหมาะสมหลังจากการตรวจสอบอย่างพิถีพิถันเกี่ยวกับผลกระทบของพารามิเตอร์ ultrasonication ของคุณภาพระบบกันสะเทือน
(cf. Tragazikis et al., 2019)
 
Zainal et al. (2018) ระบุในการวิจัยของพวกเขาว่าเทคนิคการกระจายตัวที่เหมาะสมเช่น sonication ช่วยให้มั่นใจได้ว่าวัสดุนาโนเช่นกราฟีนนาโนเพลทเล็ตสามารถเพิ่มคุณสมบัติของวัสดุเติมได้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการกระจายตัวเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สําคัญที่สุดสําหรับการผลิตนาโนคอมโพสิตคุณภาพสูงเช่นยาแนวอีพ็อกซี่

Sonicators ประสิทธิภาพสูงสําหรับการประมวลผลกราฟีนนาโนเกล็ดเลือด

Hielscher Ultrasonics เป็นผู้นําตลาดเมื่อพูดถึงเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการประมวลผลวัสดุนาโน sonicators ชนิดโพรบ Hielscher ใช้ทั่วโลกในห้องปฏิบัติการและการตั้งค่าอุตสาหกรรมสําหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการประมวลผลของกราฟีนนาโนเพลต
เทคโนโลยีล้ําสมัยงานฝีมือและวิศวกรรมของเยอรมันรวมถึงประสบการณ์ทางเทคนิคที่ยาวนานทําให้ Hielscher Ultrasonics เป็นพันธมิตรที่คุณต้องการสําหรับการใช้งานอัลตราโซนิกที่ประสบความสําเร็จ

ออกแบบ ผลิต และให้คําปรึกษา – คุณภาพผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้การรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่หยาบกร้านและสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการได้รับการจัดการอย่างง่ายดายโดยเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: