Ультразвукова Дисперсія графена
- Щоб включити графен у композити, графен повинен бути розподіленим / розслабленим як окремі нано-аркуші рівномірно у складі. Чим вище ступінь деагломерації, тим кращі надзвичайні властивості матеріалів експлуатуються.
- Ультразвукова дисперсія забезпечує вищий рівень розподілу частинок та стабільність дисперсії – навіть при формуванні при високих концентраціях і в'язкості.
- Ультразвукова обробка графена дає видатні дисперсійні якості і досконало перевершує традиційні способи змішування.
Ультразвукова Дисперсія графена
Для надання композитів видатні матеріальні характеристики графена, такі як міцність, графен, повинні бути розпорошені в матрицю або нанесені як тонкоплівкове покриття на підкладку. Агломерація, седиментація та дисперсія в матрицю (або розподіл частинок на підкладці, відповідно) є важливими факторами, які впливають на властивості отриманого матеріалу.
Завдяки своїй гідрофобній природі підготовка стабільної та висококонцентрованої дисперсії графена без поверхнево-активних речовин або диспергаторів є складним завданням. Щоб подолати ван дер-ваальсові сили, сильні зсувні сили, породжені ультразвукова кавітація є найдосконалішим способом підготовки стійких дисперсій.
Графен з високою електропровідністю (712 S · м-1), хороша дисперсність і висока концентрація можуть бути легко підготовлені за допомогою ультразвукового розсіювача, наприклад UIP2000hdT або UIP4000. Анікуляція дозволяє підготувати стабільну дисперсію графена при низькій температурі процесу прибл. 65 ° C.
SEM зображення ультразвуково дисперсних графенових наношарів
Потужні ультразвукові системи Хілера здатні обробляти графен і графіт у великих об'ємах, наприклад, для розшарування рідини та фазування графену. Точний контроль над параметрами процесу забезпечує бездоганне збільшення масштабу процесів ультразвуку від стенд-верхівки до повного комерційного виробництва.
Ультразвукове відшаровування декількох шарів графена з прибл. 3-4 шари та прибл. розмір 1мкм може бути (пере-) диспергований при концентрації щонайменше 63мг / мл.
-
- високоякісний графен
- Висока прибутковість
- рівномірна дисперсія
- висока концентрація
- висока в'язкість
- швидкий процес
- низька вартість
- висока пропускна спроможність
- високоефективний
- екологічно чистий
7кВт ультразвуковий реактор для графенових дисперсій
Ультразвукові дисперсійні системи
Hielscher Ultrasonics пропонує потужні ультразвукові системи для відшарування та розсіювання насипного шаруватого графена та графіту у моно-, дво- та малошарові графен. Надійні ультразвукові процесори та витончені реактори забезпечують необхідні потужності, технологічні умови та точний контроль, так що результати ультразвукового процесу можуть бути налаштовані точно на бажані цілі процесу.
Одним з найважливіших параметрів процесу є амплітуда ультразвуку (коливальний зміщення на ультразвуковому ріжці). Гєльшер промислові ультразвукові системи побудовані для забезпечення дуже високих амплітуд. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7. Для більш високих амплітуд, Hielscher пропонує спеціальні ультразвукові зонди. Всі наші ультразвукові процесори можна точно підігнати до необхідних умов роботи та легко контролювати за допомогою вбудованого програмного забезпечення. Це забезпечує найвищу надійність, незмінну якість та відтворювані результати. Універсальність ультразвукового обладнання Хілеша дозволяє працювати 24 години на добу і 7 днів у важкій робочій зоні. Це робить обробку ультразвуком переважною технологією виробництва для широкомасштабної підготовки одно- та малошарових графенових наношетів.
Пропонуючи широкий асортимент апаратів ультразвукуючих пристосувань та аксесуарів (таких як сонотроди та реактори різного розміру та геометрії), найбільш підходящі умови і фактори реакції (наприклад, реагенти, вхід ультразвуку на об'єкт, тиск, температура, витрата тощо) можуть бути вибраний для отримання найвищої якості. Оскільки наші ультразвукові реактори можуть бути герметизовані до декількох сотень бар, ультразвукова обробка дуже в'язких паст до 250 000 сантипуаз не є проблемою для ультразвукових систем Хілера.
Завдяки цим факторам ультразвукове відшарування / відшарування та диспергація перевершує традиційні технології шліфування та фрезерування.
- Ультразвукове випромінювання
- сильні зсувні сили
- високий тиск застосовується
- точний контроль
- бездоганна масштабованість (лінійна)
- партія і протікання
- відтворювані результати
- надійність
- надійність
- висока енергоефективність
Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!
Література / Довідники
- Іванов Р., Гусейнова І., Агаян М., Петров М. (2014): Нановолокна з глифрованого покриття з глинозему, як архітектура цирконію. 9-а Міжнародна конференція DAAAM Baltic промислової інженерії 24-26 квітня 2014 року, Таллінн, Естонія.
- Адам К. Будняк, Ніол А. Кіллілеа, Шимон Й. Зелевський, Михайло Ситник, Ярон Кауфманн, Ярон Амуял, Роберт Кудравець, Вольфганг Хайсс, Ефрат Лифшиц (2020): Відлущувана CRPS4 з перспективною фотопровідності. Малий Vol.16, випуск1. 9 січня 2020 року.
- Штенгль В., Геніч Ю., Слюсна М., Екорчард П. (2014): Ультразвукове відшарування неорганічних аналогів графену. Nanoscale Research Letters 9 (1), 2014.
Факти варті знати
Графен
Графен є шаром вуглецю, що має один атом, який можна описати як одношарову або 2D структуру графена (одношаровий графен = SLG). Графен має надзвичайно велику площу питомої поверхні та чудові механічні властивості (модуль Юнга 1 ТПа та внутрішня міцність 130 ГПа), забезпечує чудову електронну і теплопровідність, мобільність носіїв заряду, прозорість та герметичність газів. Завдяки цим характеристикам матеріалу графен використовується як зміцнювальна добавка для отримання композитів її міцності, провідності та ін. Для того, щоб поєднати характеристики графена з іншими матеріалами, графен повинен бути розкинутим у сполуку або наноситись у вигляді тонкоплівкового покриття на підкладку.
Звичайні розчинники, які часто використовуються як рідкі фази для диспергування графенових наношарів, включають диметилсульфоксид (ДМСО), N, N-диметилформамід (ДМФ), N-метил-2-піролідон (NMP), тетраметилмочевину (ТМУ, тетрагідрофуран (ТГФ) , пропіленкарбонатнацетон (ПК), етанол і формамід.
Чому графенові композити?
Графен має товщину одного атома найтоншого з вагою приблизно. 0,77 мг на 1м2 найлегший і з міцністю на розтяг 150 000 000 фунтів на квадратний дюйм (100-300 разів сильніше, ніж сталь), а міцність на розтяг 130 000 000 000 паскалів - найсильніший матеріал. Крім того, графен є кращим тепловим провідником (при кімнатній температурі (4,84 ± 0,44) × 103 до (5,30 ± 0,48) × 103 Вт · м-11 · К-1) та кращий електричний провідник (рухливість електронів вище 15000 см2· V-1· С-1) Іншою важливою характеристикою графена є його оптична властивість з поглинанням світла при πα≈2,3% білого світла та її прозорою зовнішністю.
Включивши графен у матриці, ці видатні характеристики матеріалу можуть бути перенесені на отриманий композит, який пропонує унікальні функції. Такі композити з посиленими графеном пропонують нові можливості для розробки матеріалів та промислових застосувань. Завдяки своїм характеристикам, графенові та графен-композити вже широко поширені у виробництві високоефективних батарей, надконденсаторів, провідних чорнил, покриттів, фотоелектричних систем та електронних пристроїв
Потужні ультразвукові процесори Hielscher забезпечують необхідні сили зсуву для подолання сил ван дер Ваальса, щоб рівномірно розподілити нанотрубки графена в композитні матриці. Ультразвукові розсіювачі, такі як UIP2000hdT або UIP16000 використовуються для виготовлення графен-та графен-оксид-підсилених нанокомпозитів.