Hielscher Ultrasonics
Sürecinizi görüşmekten memnuniyet duyarız.
Bizi arayın: +49 3328 437-420
Bize e-posta gönderin: [email protected]

Ultrasonik Grafen Üretimi

Grafit eksfoliasyonu yoluyla ultrasonik grafen sentezi, endüstriyel ölçekte yüksek kaliteli grafen tabakaları üretmek için en güvenilir ve avantajlı yöntemdir. Hielscher yüksek performanslı ultrasonik işlemcileri hassas biçimde kontrol edilebilir ve 24/7 çalışma sırasında çok yüksek genlikler üretebilir. Bu, yüksek hacimlerde kusursuz grafenin kolay ve boyutu kontrol edilebilir bir şekilde hazırlanmasını sağlar.

Grafenin Ultrasonik Hazırlanması

Grafen tabakasıGrafitin olağanüstü özellikleri bilindiğinden, hazırlanması için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bunlar arasında, çok güçlü oksitleyici ve indirgeyici maddelerin gerektiği çok adımlı süreçlerde grafen oksitten grafenlerin kimyasal üretimi de bulunmaktadır. Ayrıca, bu sert kimyasal koşullar altında hazırlanan grafen, diğer yöntemlerle elde edilen grafenlere kıyasla indirgeme sonrasında bile çoğu zaman çok sayıda kusur içerir. Bununla birlikte ultrason, büyük miktarlarda da yüksek kaliteli grafen üretmek için kanıtlanmış bir alternatiftir. Araştırmacılar ultrason kullanarak birbirinden biraz farklı yollar geliştirmiştir, ancak genel olarak grafen üretimi basit, tek adımlı bir süreçtir.

Suda ultrasonik grafen eksfoliasyonu

Suda bir grafit pulunun sonomekanik eksfoliasyonunu gösteren yüksek hızlı (a’dan f’ye) kare dizisinde 3-mm sonotrotlu, 200W gücündeki UP200S sonikatörü kullanılmıştır. Oklar, kavitasyon kabarcıklarının yarığa nüfuz ettiği ayrılma (eksfoliasyon) bölgesini göstermektedir.
(çalışma ve resimler: © Tyurnina ve ark. 2020

Bilgi Talebi



UIP2000hdT – sıvı işleme için 2kW gücünde sonikatör.

UIP2000hdT – grafen eksfoliasyonu için 2kW gücünde güçlü sonikatör

Ultrasonik Grafen Eksfoliasyonunun Avantajları

Hielscher prob tipi sonikatörleri ve reaktörleri, grafen eksfoliasyonunu güçlü ultrason dalgalarının uygulanması yoluyla grafitten grafen üretmek için kullanılan son derece verimli bir sürece dönüştürür. Bu teknik, diğer grafen üretim yöntemlerine göre çeşitli avantajlar sunar. Ultrasonik grafen eksfoliasyonunun başlıca faydaları şunlardır:

  • Yüksek verimlilik: Prob tipi sonikasyon yoluyla grafen eksfoliasyonu, çok verimli bir grafen üretim yöntemidir. Kısa sürede büyük miktarlarda yüksek kaliteli grafen üretebilir.
  • Düşük maliyet: Endüstriyel grafen üretiminde ultrasonik eksfoliasyon için gereken ekipman, kimyasal buhar biriktirme (CVD) ve mekanik eksfoliasyon gibi diğer grafen üretim yöntemlerine kıyasla nispeten ucuzdur.
  • Ölçeklenebilirlik: Sonikatör yoluyla grafen eksfoliasyonunun ölçeği, büyük ölçekli grafen üretimi için kolayca büyütülebilir. Grafenin ultrasonik eksfoliasyonu ve dispersiyonu, kesikli işlemlerde olduğu gibi sürekli hat içi süreçlerde de gerçekleştirilebilir. Bu, onu endüstriyel ölçekteki uygulamalar için uygulanabilir bir seçenek haline getirir.
  • Grafen özelliklerinin kontrolü: Prob tipi sonikasyon kullanılarak gerçekleştirilen grafen eksfoliasyonu ve delaminasyonu, üretilen grafenin özelliklerinin hassas biçimde kontrol edilmesini sağlar. Buna boyutu, kalınlığı ve katman sayısı dahildir.
  • Asgari çevresel etki: Ultrasonik prob kullanılarak gerçekleştirilen grafen eksfoliasyonu, su veya etanol gibi toksik olmayan, çevreye zararsız çözücülerle kullanılabildiğinden çevreci bir grafen üretim yöntemidir. Bu, ultrasonik grafen delaminasyonunun sert kimyasalların veya yüksek sıcaklıkların kullanımından kaçınmaya ya da bunların kullanımını azaltmaya olanak tanıdığı anlamına gelir. Bu da onu diğer grafen üretim yöntemlerine çevre dostu bir alternatif haline getirir.

Genel olarak, Hielscher prob tipi sonikatörleri ve reaktörleri kullanılarak gerçekleştirilen grafen eksfoliasyonu, ortaya çıkan malzemenin özelliklerinin hassas biçimde kontrol edildiği, uygun maliyetli, ölçeklenebilir ve çevre dostu bir grafen üretim yöntemi sunar.

Sonikasyon Kullanılarak Basit Grafen Üretimine Bir Örnek

Grafit, seyreltik organik asit, alkol ve su karışımına eklenir ve ardından karışım ultrasonik ışınlamaya maruz bırakılır. Asit, grafen tabakalarını başlangıç grafitinden ayıran bir “moleküler kama” görevi görür. Bu basit süreçle, suda disperse edilmiş büyük miktarda hasarsız, yüksek kaliteli grafen oluşturulur. (An ve ark. 2010)
 

UP400St ultrasonik homojenizatörle (400 watt) epoksi reçineyi grafit dolguyla karıştırınVideo, bir ultrasonik homojenizatör (UP400St, Hielscher Ultrasonics) kullanılarak grafitin 250mL epoksi reçine (Toolcraft L) içinde ultrasonik olarak karıştırılmasını ve disperse edilmesini göstermektedir. Hielscher Ultrasonics, laboratuvarda veya yüksek hacimli üretim süreçlerinde grafit, grafen, karbon nanotüpler, nanoteller ya da dolgu maddelerini disperse etmek için ekipman üretmektedir. Tipik uygulamalar, işlevselleştirme sürecinde nanomalzemelerin ve mikromalzemelerin disperse edilmesini veya bunların reçine ya da polimerler içine disperse edilmesini içerir.
Video, bir ultrasonik homojenizatör (UP400St, Hielscher Ultrasonics) kullanılarak grafitin 250mL epoksi reçine (Toolcraft L) içinde ultrasonik olarak karıştırılmasını ve disperse edilmesini göstermektedir. Hielscher Ultrasonics, laboratuvarda veya yüksek hacimli üretim süreçlerinde grafit, grafen, karbon nanotüpler, nanoteller ya da dolgu maddelerini disperse etmek için ekipman üretmektedir. Tipik uygulamalar, işlevselleştirme sürecinde nanomalzemelerin ve mikromalzemelerin disperse edilmesini veya bunların reçine ya da polimerler içine disperse edilmesini içerir.

 

Kusursuz, az katmanlı, üst üste dizilmiş grafen nanoplakacıkları sonikasyon yoluyla üretilir

Grafen nanotabakalarının yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu görüntüleri; bu nanotabakalar
ultrason destekli sulu faz dispersiyonu ve Hummer yöntemi yoluyla elde edilmiştir.
(Çalışma ve görsel: Ghanem ve Rehim, 2018)

 
Ultrasonik grafen sentezi, dispersiyonu ve işlevselleştirilmesi hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen buraya tıklayın:

 

Grafenin Doğrudan Eksfoliasyonu

Ultrason, organik çözücülerde, yüzey aktif madde/su çözeltilerinde veya iyonik sıvılarda grafenlerin hazırlanmasına olanak tanır. Bu, güçlü oksitleyici veya indirgeyici maddelerin kullanımından kaçınılabileceği anlamına gelir. Stankovich ve ark. (2007), sonikasyon altında eksfoliasyon yoluyla grafen üretmiştir.
Suda 1 mg/mL konsantrasyonlarında ultrasonik işlemle eksfoliye edilen grafen oksidin AFM görüntüleri, her zaman tekdüze kalınlığa sahip tabakaların varlığını ortaya koymuştur (~1 nm; aşağıdaki resimde bir örnek gösterilmektedir). İyi eksfoliye edilmiş bu grafen oksit numuneleri, 1nm’den daha kalın ya da daha ince hiçbir tabaka içermemiştir; bu da söz konusu koşullar altında grafen oksidin tek tek grafen oksit tabakalarına kadar tam eksfoliasyonunun gerçekten sağlandığı sonucuna götürmüştür. (Stankovich ve ark. 2007)

Hielscher yüksek güçlü ultrasonik probları ve reaktörleri, hem laboratuvar ölçeğinde hem de tam ticari süreç akışlarında grafen hazırlamak için ideal araçlardır

Farklı konumlarda elde edilmiş üç yükseklik profiliyle birlikte eksfoliye edilmiş GO tabakalarının AFM görüntüsü
(resim ve çalışma: ©Stankovich ve ark., 2007)

Grafen Tabakalarının Hazırlanması

Stengl ve ark., grafen nanotabakaları ve titanya perokso kompleksi içeren süspansiyonun termal hidroliziyle stokiyometrik olmayan TiO2 grafen nanokompozitinin üretimi sırasında büyük miktarlarda saf grafen tabakalarının başarıyla hazırlandığını göstermiştir. Saf grafen nanotabakaları, 5 bar basınç altındaki bir ultrasonik reaktörde Hielscher UIP1000hd ultrasonik işlemcisinin oluşturduğu yüksek yoğunluklu kavitasyon alanı kullanılarak doğal grafitten üretilmiştir. Elde edilen, yüksek özgül yüzey alanına ve benzersiz elektronik özelliklere sahip grafen tabakaları, fotokatalitik aktiviteyi artırmak için TiO2 için iyi bir destek olarak kullanılabilir. Araştırma grubu, ultrasonik olarak hazırlanan grafenin kalitesinin, grafitin eksfoliye edildiği ve oksitlendiği Hummer yöntemiyle elde edilen grafenin kalitesinden çok daha yüksek olduğunu ileri sürmektedir. Ultrasonik reaktördeki fiziksel koşullar hassas biçimde kontrol edilebildiğinden ve katkılama maddesi olarak grafenin konsantrasyonunun %1 – 0,001 aralığında değişeceği varsayımıyla, ticari ölçekte sürekli bir sistemde grafen üretimi kolayca kurulabilir. Yüksek kaliteli grafenin verimli eksfoliasyonu için endüstriyel sonikatörler ve hat içi reaktörler kolaylıkla temin edilebilir.

Grafen eksfoliasyonu için ultrasonik reaktör.

Grafenin eksfoliasyonu ve dispersiyonu için ultrasonik reaktör.

Grafen Oksidin Ultrasonik İşlemiyle Hazırlama

Oh ve ark. (2010), grafen oksit (GO) katmanları üretmek için ultrasonik ışınlama kullanılan bir hazırlama yolu göstermiştir. Bu amaçla, yirmi beş miligram grafen oksit tozunu 200 ml deiyonize suda süspanse etmişlerdir. Karıştırarak homojen olmayan kahverengi bir süspansiyon elde etmişlerdir. Elde edilen süspansiyonlar sonikasyona tabi tutulmuş (30 min, 1,3 × 105J) ve kurutma sonrasında (373 K sıcaklıkta) ultrasonik olarak işlenmiş grafen oksit üretilmiştir. FTIR spektroskopisi, ultrasonik işlemin grafen oksidin fonksiyonel gruplarını değiştirmediğini göstermiştir.

Ultrasonik olarak eksfoliye edilmiş grafen oksit nanotabakaları

Sonikasyonla elde edilen kusursuz grafen nanotabakalarının SEM görüntüsü (Oh ve ark., 2010)

Grafen Tabakalarının İşlevselleştirilmesi

Xu ve Suslick (2011), polistirenle işlevselleştirilmiş grafitin hazırlanması için elverişli, tek adımlı bir yöntem tanımlamaktadır. Çalışmalarında temel ham madde olarak grafit pulları ve stiren kullanmışlardır. Grafit pullarının stirende (reaktif bir monomer) sonikasyona tabi tutulmasıyla, ultrasonik ışınlama grafit pullarının tek katmanlı ve az katmanlı grafen tabakalarına mekanokimyasal eksfoliasyonuyla sonuçlanmıştır. Eş zamanlı olarak, grafen tabakalarının polistiren zincirleriyle işlevselleştirilmesi sağlanmıştır.
Aynı işlevselleştirme süreci, grafen bazlı kompozitler için diğer vinil monomerleriyle de gerçekleştirilebilir.

Yüksek performanslı sonikatörler, sürekli hat içi üretimde kusursuz grafen nanotabakalarının güvenilir ve son derece verimli eksfoliasyonunu sağlar.

Endüstriyel hat içi grafen eksfoliasyonu için endüstriyel yüksek güçlü ultrason sistemi.

Bilgi Talebi



Grafen Dispersiyonları

Grafenin kendine özgü özellikleriyle sunduğu potansiyelden tam olarak yararlanmak için grafenin ve grafen oksidin dispersiyon derecesi son derece önemlidir. Grafen kontrollü koşullar altında disperse edilmezse, grafenin özellikleri yapısal parametrelerine bağlı olarak değiştiğinden grafen dispersiyonunun polidispersitesi, cihazlara dahil edildiğinde öngörülemeyen veya ideal olmayan davranışlara yol açabilir. Sonikasyon, katmanlar arası kuvvetleri zayıflatmak için kanıtlanmış bir işlemdir ve önemli işleme parametrelerinin doğru biçimde kontrol edilmesini sağlar.
“Tipik olarak tek katmanlı tabakalar halinde eksfoliye edilen grafen oksit (GO) için başlıca polidispersite sorunlarından biri, pulların yanal alanındaki farklılıklardan kaynaklanır. Başlangıç grafit malzemesi ve sonikasyon koşulları değiştirilerek GO’nun ortalama yanal boyutunun 400 nm’den 20 μm’ye değiştirilebildiği gösterilmiştir.” (Green ve ark. 2010)
İnce ve homojen kolloidal bulamaçlar oluşturan ultrasonik grafen dispersiyonu, çeşitli başka çalışmalarda da gösterilmiştir. (Liu ve ark. 2011/ Baby ve ark. 2011/ Choi ve ark. 2010)
Zhang ve ark. (2010), sonikasyon kullanılarak 1 mg·mL−1 gibi yüksek bir konsantrasyona sahip kararlı bir grafen dispersiyonu ve nispeten saf grafen tabakaları elde edildiğini göstermiştir; hazırlanan bu grafen tabakalarının elektriksel iletkenliği 712 S·m−1 gibi yüksek bir değerdedir. Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrumları ve Raman spektrumlarının incelenmesinden elde edilen sonuçlar, ultrasonik hazırlama yönteminin grafenin kimyasal yapısına ve kristal yapısına daha az zarar verdiğini göstermiştir.

Grafen Eksfoliasyonu için Yüksek Performanslı Sonikatörler

Endüstriyel uygulamalar için yüksek performanslı UIP4000hdT sonikatörü. Yüksek güçlü UIP4000hdT ultrasonik sistemi, grafenin sürekli hat içi eksfoliasyonu için kullanılır. Yüksek kaliteli grafen nanotabakalarının üretimi için güvenilir, yüksek performanslı ultrasonik ekipman gereklidir. Genlik, basınç ve sıcaklık, tekrarlanabilirlik ve tutarlı ürün kalitesi açısından kritik olan temel parametrelerdir. Hielscher Ultrasonics ultrasonik işlemcileri, süreç parametrelerinin tam olarak ayarlanmasına ve sürekli yüksek güçlü ultrason çıkışına olanak tanıyan, güçlü ve hassas biçimde kontrol edilebilir sistemlerdir. Hielscher Ultrasonics endüstriyel ultrasonik işlemcileri çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200µm’ye kadar genliklerde 24/7 çalışma kapsamında kolaylıkla sürekli çalışılabilir. Daha da yüksek genlikler için özel olarak uyarlanmış ultrasonik sonotrotlar mevcuttur. Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.
Müşterilerimiz, Hielscher Ultrasonics sistemlerinin olağanüstü sağlamlığından ve güvenilirliğinden memnundur. Ağır hizmet uygulamalarında, zorlu ortamlarda ve 24/7 çalışma koşullarında kurulum, verimli ve ekonomik işlemeyi sağlar. Ultrasonik süreç yoğunlaştırma, işleme süresini azaltır ve daha iyi sonuçlar, yani daha yüksek kalite, daha yüksek verimler ve yenilikçi ürünler sağlar.
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir vermektedir:

Parti Hacmi Debi Önerilen Cihazlar
0,5 – 1,5mL uygulanamaz VialTweeter
1 – 500mL 10 – 200mL/min UP100H
10 – 2000mL 20 – 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 – 20L 0,2 – 4L/min UIP2000hdT
10 – 100L 2 – 10L/min UIP4000hdT
uygulanamaz 10 – 100L/min UIP16000
uygulanamaz daha yüksek Cihaz kümesi: UIP16000

Bize Ulaşın! / Bize Sorun!

Daha fazla bilgi isteyin

Grafen eksfoliasyonu için ultrasonikatörler, protokoller ve fiyatlar hakkında ek bilgi talep etmek için lütfen aşağıdaki formu kullanın. Grafen üretim prosesinizi sizinle görüşmekten ve gereksinimlerinizi karşılayan bir ultrasonik sistem sunmaktan memnuniyet duyarız!





Karbon Nanosarmalların Hazırlanması

Karbon nanosarmallar, çok duvarlı karbon nanotüplere benzer. MWCNT’lerden farkları, uçlarının açık olması ve iç yüzeylerinin diğer moleküller için tamamen erişilebilir olmasıdır. Grafite potasyum interkalasyonu uygulanarak, suda eksfoliye edilerek ve kolloidal süspansiyon sonikasyona tabi tutularak ıslak kimyasal yöntemle sentezlenebilirler. (bkz. Viculis ve ark. 2003) Sonikasyon, grafen tek katmanlarının sarılarak karbon nanosarmallara dönüşmesine yardımcı olur (aşağıdaki görsele bakın). %80 gibi yüksek bir dönüşüm verimliliği elde edilmiştir; bu da nanosarmal üretimini ticari uygulamalar için ilgi çekici hale getirir.

Karbon nanosarmalların ultrason destekli sentezi

Karbon Nanosarmalların Ultrasonik Sentezi (Viculis ve ark. 2003)

Nanoşeritlerin Hazırlanması

Hongjie Dai’nin araştırma grubu ve Stanford Üniversitesindeki çalışma arkadaşları, nanoşerit hazırlamak için bir teknik bulmuştur. Grafen şeritler, grafen tabakalarından bile daha faydalı özelliklere sahip olabilecek ince grafen şeritleridir. Yaklaşık 10 nm veya daha küçük genişliklerde, elektronlar uzunlamasına hareket etmeye zorlandığından grafen şeritlerin davranışı bir yarı iletkeninkine benzer. Bu nedenle, yarı iletken benzeri işlevlere sahip nanoşeritlerin elektronikte kullanılması ilgi çekici olabilir (örneğin daha küçük, daha hızlı bilgisayar çipleri için).
Dai ve ark. tarafından grafen nanoşeritlerinin hazırlanması iki adıma dayanır: önce argon gazı içinde %3 hidrojen ortamında bir dakika boyunca 1000ºC sıcaklıkta ısıl işlem uygulayarak grafen katmanlarını grafitten gevşetmişlerdir. Ardından grafen, sonikasyon kullanılarak şeritlere parçalanmıştır. Bu teknikle elde edilen nanoşeritler, geleneksel litografik yöntemlerle üretilenlere göre çok daha ‘pürüzsüz’ kenarlara sahiptir. (Jiao ve ark. 2009)

Makalenin tamamını PDF olarak buradan indirin:
Ultrason Destekli Grafen Üretimi


Bilinmeye Değer Bilgiler

Grafen Nedir?

Grafit, düzenli olarak üst üste dizilmiş, sp2 hibritleşmesine sahip, altıgen düzende yerleşmiş karbon atomlarının iki boyutlu tabakalarından – grafenden – oluşur. Bağ oluşturmayan etkileşimlerle grafiti oluşturan grafenin atom kalınlığındaki tabakaları, son derece büyük bir yüzey alanıyla karakterize edilir. Grafen, bazal düzlemleri boyunca yaklaşık 1020 GPa ile elmasın dayanım değerine neredeyse ulaşan olağanüstü bir dayanım ve sağlamlık gösterir.
Grafen, grafitin yanı sıra karbon nanotüpler ve fullerenler de dahil olmak üzere bazı allotropların temel yapısal öğesidir. Katkı maddesi olarak kullanıldığında grafen, son derece düşük katkılama miktarlarında polimer kompozitlerin elektriksel, fiziksel, mekanik ve bariyer özelliklerini büyük ölçüde iyileştirebilir. (Xu, Suslick 2011)
Özellikleri sayesinde grafen, üstünlüklerle öne çıkan bir malzemedir ve dolayısıyla kompozitler, kaplamalar veya mikroelektronik ürünler üreten endüstriler için umut vericidir. Geim (2009), grafeni süper malzeme olarak aşağıdaki paragrafta özlü biçimde tanımlamaktadır:
“Evrendeki en ince ve şimdiye kadar ölçülen en güçlü malzemedir. Yük taşıyıcıları muazzam bir içsel hareketlilik sergiler, en küçük etkin kütleye sahiptir (bu kütle sıfırdır) ve oda sıcaklığında saçılmadan mikrometre uzunluğundaki mesafeleri kat edebilir. Grafen, bakırdan 6 büyüklük mertebesi daha yüksek akım yoğunluklarına dayanabilir, rekor düzeyde termal iletkenlik ve rijitlik gösterir, gazları geçirmez ve kırılganlık ile süneklik gibi birbiriyle çelişen nitelikleri bir araya getirir. Grafendeki elektron taşınımı, masa üstü bir deneyde relativistik kuantum olgularının araştırılmasına olanak tanıyan Dirac benzeri bir denklemle tanımlanır.”
Bu olağanüstü malzeme özellikleri nedeniyle grafen, en umut verici malzemelerden biridir ve nanomalzeme araştırmalarının odağında yer alır.

Grafenin Potansiyel Uygulamaları

Biyolojik uygulamalar: Ultrasonik grafen hazırlama ve grafenin biyolojik kullanımına ilişkin bir örnek, Park ve ark. (2011) tarafından yapılan “Sonokimyasal İndirgeme Yoluyla Grafen–Altın Nanokompozitlerinin Sentezi” başlıklı çalışmada verilmektedir; bu çalışmada altın iyonları indirgenirken eş zamanlı olarak indirgenmiş grafen oksidin yüzeyine altın nanoparçacıkları biriktirilerek indirgenmiş grafen oksit–altın(Au) nanoparçacıklarından bir nanokompozit sentezlenmiştir. Altın iyonlarının indirgenmesini ve altın nanoparçacıklarının indirgenmiş grafen okside tutunması için oksijenli fonksiyonel grupların oluşmasını kolaylaştırmak amacıyla, reaktan karışımına ultrasonik ışınlama uygulanmıştır. Altın bağlayıcı peptitlerle modifiye edilmiş biyomoleküllerin üretimi, grafenin ve grafen kompozitlerin ultrasonik ışınlanmasının potansiyelini göstermektedir. Dolayısıyla ultrason, diğer biyomoleküllerin hazırlanması için uygun bir araç gibi görünmektedir.
Elektronik: Grafen, elektronik sektörü için son derece işlevsel bir malzemedir. Grafenin kafesi içindeki yük taşıyıcılarının yüksek hareketliliği nedeniyle grafen, yüksek frekans teknolojisinde hızlı elektronik bileşenlerin geliştirilmesi için en yüksek düzeyde ilgi görmektedir.
Sensörler: Ultrasonik olarak eksfoliye edilmiş grafen, son derece hassas ve seçici kondüktometrik sensörlerin (doymuş etanol buharında dirençleri hızla >%10 000 değişen) ve son derece yüksek özgül kapasitansa (120 F/g), güç yoğunluğuna (105 kW/kg) ve enerji yoğunluğuna (9,2 Wh/kg) sahip ultrakapasitörlerin üretiminde kullanılabilir. (An ve ark. 2010)
Alkol: Alkol üretimi için: Grafenin alkol üretiminde kullanılması bir yan uygulama olabilir; burada grafen membranlar alkolü damıtmak ve böylece alkollü içeceklerin alkol derecesini artırmak için kullanılabilir.
En güçlü, elektriği en iyi ileten ve en hafif ve en esnek malzemelerden biri olan grafen; güneş hücreleri, kataliz, şeffaf ve ışık yayan ekranlar, mikromekanik rezonatörler, transistörler, lityum–hava bataryalarında katot olarak kullanım, ultra hassas kimyasal dedektörler, iletken kaplamalar ve bileşiklerde katkı maddesi olarak kullanım için umut verici bir malzemedir.

Yüksek Güçlü Ultrasonun Çalışma Prensibi

Sıvılar yüksek yoğunluklarda sonikasyona tabi tutulduğunda, sıvı ortama yayılan ses dalgaları, frekansa bağlı hızlarda birbirini izleyen yüksek basınç (sıkıştırma) ve düşük basınç (seyrelme) döngüleri oluşturur. Düşük basınç döngüsü sırasında, yüksek yoğunluklu ultrason dalgaları sıvıda küçük vakum kabarcıkları veya boşluklar oluşturur. Kabarcıklar artık enerji soğuramayacakları bir hacme ulaştığında, yüksek basınç döngüsü sırasında şiddetle çökerler. Bu olgu kavitasyon olarak adlandırılır. İçe doğru çöküş sırasında yerel olarak çok yüksek sıcaklıklara (yaklaşık 5.000K) ve basınçlara (yaklaşık 2.000atm) ulaşılır. Kavitasyon kabarcığının içe doğru çöküşü, ayrıca 280m/s’ye kadar hıza sahip sıvı jetleri oluşturur. (Suslick 1998) Ultrasonik olarak oluşturulan kavitasyon, süreçlere uygulanabilen kimyasal ve fiziksel etkilere neden olur.
Kavitasyon kaynaklı sonokimya, kabarcıkların içinde ~5000 K sıcaklığa sahip sıcak noktalar, ~1000 bar basınçlar ve >1010K s-1 ısıtma ve soğutma hızlarıyla enerji ile madde arasında benzersiz bir etkileşim sağlar; bu olağanüstü koşullar, normalde erişilemeyen bir dizi kimyasal reaksiyon koşuluna erişime izin vererek çok çeşitli sıra dışı nanoyapılı malzemelerin sentezlenmesini sağlar. (Bang 2010)

Literatür / Kaynaklar

  • FactSheet: Ultrasonic Graphene Exfoliation and Dispersion – Hielscher Ultrasonics – english version
  • FactSheet: Exfoliación y Dispersión de Grafeno por Ultrasonidos – Hielscher Ultrasonics – spanish version
  • 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.
  • Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
  • 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.
  • Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): TiO2-Graphene Nanocomposite as High Performance Photocatalysts. In: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. pp. 25209-25218.
  • An, X.; Simmons, T.; Shah, R.; Wolfe, C.; Lewis, K. M.; Washington, M.; Nayak, S. K.; Talapatra, S.; Kar, S. (2010): Stable Aqueous Dispersions of Noncovalently Functionalized Graphene from Graphite and their Multifunctional High-Performance Applications. Nano Letters 10/2010. pp. 4295-4301.
  • Baby, T. Th.; Ramaprabhu, S. (2011): Enhanced convective heat transfer using graphene dispersed nanofluids. Nanoscale Research Letters 6:289, 2011.
  • Bang, J. H.; Suslick, K. S. (2010): Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials. Advanced Materials 22/2010. pp. 1039-1059.
  • Choi, E. Y.; Han, T. H.; Hong, J.; Kim, J. E.; Lee, S. H.; Kim, H. W.; Kim, S. O. (2010): Noncovalent functionalization of graphene with end-functional polymers. Journal of Materials Chemistry 20/ 2010. pp. 1907-1912.
  • Geim, A. K. (2009): Graphene: Status and Prospects. Science 324/2009. pp. 1530-1534.
  • Green, A. A.; Hersam, M. C. (2010): Emerging Methods for Producing Monodisperse Graphene Dispersions. Journal of Physical Chemistry Letters 2010. pp. 544-549.
  • Guo, J.; Zhu, S.; Chen, Z.; Li, Y.; Yu, Z.; Liu, Z.; Liu, Q.; Li, J.; Feng, C.; Zhang, D. (2011): Sonochemical synthesis of TiO2 nanoparticles on graphene for use as photocatalyst
  • Hasan, K. ul; Sandberg, M. O.; Nur, O.; Willander, M. (2011): Polycation stabilization of graphene suspensions. Nanoscale Research Letters 6:493, 2011.
  • Liu, X.; Pan, L.; Lv, T.; Zhu, G.; Lu, T.; Sun, Z.; Sun, C. (2011): Microwave-assisted synthesis of TiO2-reduced graphene oxide composites for the photocatalytic reduction of Cr(VI). RSC Advances 2011.
  • Malig, J.; Englert, J. M.; Hirsch, A.; Guldi, D. M. (2011): Wet Chemistry of Graphene. The Electrochemical Society Interface, Spring 2011. pp. 53-56.
  • Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): The Effect of Thermal and Ultrasonic Treatment on the Formation of Graphene-oxide Nanosheets. Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. pp. 1097-1102.
  • Sametband, M.; Shimanovich, U.; Gedanken, A. (2012): Graphene oxide microspheres prepared by a simple, one-step ultrasonication method. New Journal of Chemistry 36/2012. pp. 36-39.
  • Savoskin, M. V.; Mochalin, V. N.; Yaroshenko, A. P.; Lazareva, N. I.; Konstanitinova, T. E.; Baruskov, I. V.; Prokofiev, I. G. (2007): Carbon nanoscrolls produced from acceptor-type graphite intercalation compounds. Carbon 45/2007. pp. 2797-2800.
  • Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. (2007): Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon 45/2007. pp. 1558-1565.
  • Viculis, L. M.; Mack, J. J.; Kaner, R. B. (2003): A Chemical Route To Carbon Nanoscrolls. Science, 299/1361; 2003.
  • Xu, H.; Suslick, K. S. (2011): Sonochemical Preparation of Functionalized Graphenes. In: Journal of American Chemical Society 133/2011. pp. 9148-9151.
  • Zhang, W.; He, W.; Jing, X. (2010): Preparation of a Stable Graphene Dispersion with High Concentration by Ultrasound. Journal of Physical Chemistry B 32/114, 2010. pp. 10368-10373.
  • Jiao, L.; Zhang, L.; Wang, X.; Diankov, G.; Dai, H. (2009): Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes. Nature 458/ 2009. pp. 877-880.
  • Park, G.; Lee, K. G.; Lee, S. J.; Park, T. J.; Wi, R.; Kim, D. H. (2011): Synthesis of Graphene-Gold Nanocomposites via Sonochemical Reduction. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 7/11, 2011. pp. 6095-6101.
  • Zhang, R.Q.; De Sakar, A. (2011): Theoretical Studies on Formation, Property Tuning and Adsorption of Graphene Segments. In: M. Sergey (ed.): Physics and Applications of Graphene – Theory. InTech 2011. pp. 3-28.

Yüksek performanslı ultrason! Hielscher ürün yelpazesi, kompakt laboratuvar sonikatöründen masa üstü ünitelere ve tamamen endüstriyel ultrasonik sistemlere kadar tüm çeşitleri kapsar.

Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörleri laboratuvar ölçeğinden endüstriyel ölçeğe kadar üretir.

Sürecinizi görüşmekten memnuniyet duyarız.

✕