Grafenni ultratovush yordamida dispersiyalash

Grafenni kompozitlarga kiritish uchun uni alohida nanovaraqlarga dispersiyalash yoki eksfoliatsiya qilish va butun tarkib boʻylab bir tekis taqsimlash zarur. Grafen aglomeratlardan qanchalik toʻliq ajratilsa, uning ajoyib material xususiyatlaridan shunchalik yaxshiroq foydalanish mumkin. Ultratovush yordamida dispersiyalash hatto yuqori konsentratsiya va qovushqoqlikda ham zarrachalarning yuqori darajada taqsimlanishini va dispersiya barqarorligini taʼminlaydi. Bu usul dispersiyalashning ajoyib sifatini taʼminlab, anʼanaviy aralashtirish usullaridan ancha ustun turadi.

Grafenni ultratovush yordamida dispersiyalash

Kompozitlarga grafenning mustahkamlik kabi ajoyib xususiyatlarini berish uchun grafen matritsa ichida bir tekis dispersiyalanishi yoki taglikka yupqa plyonkali qoplama sifatida surtilishi kerak. Hosil boʻladigan material xususiyatlariga taʼsir qiluvchi asosiy omillar qatoriga aglomeratsiya, choʻkish hamda matritsa ichidagi dispersiyalanish yoki taglikdagi zarrachalar taqsimoti kiradi.
Grafenning gidrofob tabiati tufayli sirt faol moddalar yoki dispersantlarsiz barqaror va yuqori konsentratsiyali dispersiya hosil qilish qiyin. Van der Vaals kuchlarini yengish uchun kuchli siljish kuchlari talab qilinadi; ularni ultratovushli kavitatsiya yordamida samarali hosil qilish mumkin. Bu barqaror dispersiyalar tayyorlashning eng ilgʻor usulidir.

Grafenga yuqori ishlov berish unumdorligi bilan ishlov berish uchun 5x 4kW ultratovush qurilmalari bilan jihozlangan MultiSonoReactor MSR-5

Grafenni yuqori ishlov berish unumdorligi bilan dispersiyalash uchun sanoat ultratovush qurilmalari.

Yuqori quvvatli zondli sonikatorlar yordamida ultratovush bilan qatlamlarga ajratish orqali yuqori sifatli bir qatlamli grafen olishni o‘rganing. Ultratovush bilan ishlov berish yuqori unum va a’lo sifatli varaqlarga ega grafen dispersiyalarini olishning oson, samarali va miqyosini oshirish mumkin bo‘lgan usulidir.

2kW quvvatli UIP2000hdT, 4kW quvvatli UIP4000hdT, 6kW quvvatli UIP6000hdT yoki 16kW quvvatli UIP16000hdT ultratovush qurilmasi kabi ultratovushli dispersatordan foydalanib, yuqori elektr oʻtkazuvchanlikka (712 S·m-1), yaxshi disperslikka va yuqori konsentratsiyaga ega grafenni oson tayyorlash mumkin. Ultratovush bilan ishlov berish, shuningdek, taxminan 65°C past jarayon haroratida barqaror grafen dispersiyasini tayyorlash imkonini beradi.

Grafenni eksfoliatsiya qilish va dispersiyalash uchun Hielscher sanoat zondli ultratovush qurilmalari haqida qoʻshimcha maʼlumotlar va texnik tafsilotlarni bu yerda topish mumkin:

Barcha Hielscher ultratovush qurilmalari jarayonning barcha muhim parametrlarini aniq nazorat qilish imkonini beradi; ultratovush yordamida dispersiyalash texnologiyasi grafenning kimyoviy va kristall tuzilmalariga zarar yetkazilishining oldini oladi – natijada asl tuzilishi saqlangan, nuqsonsiz grafen tangachalari hosil boʻladi.
Hielscher kuchli ultratovush qurilmalari grafen va grafitga katta hajmlarda ishlov bera oladi, masalan, suyuq fazada eksfoliatsiya qilish va grafenni dispersiyalash uchun. Jarayon parametrlarini aniq nazorat qilish ultratovushli jarayonlarni stol usti miqyosidan toʻliq tijoriy ishlab chiqarish miqyosigacha uzluksiz kengaytirish imkonini beradi.
Ultratovush yordamida eksfoliatsiya qilingan, taxminan 3–4 qatlamli va oʻlchami taxminan 1μm boʻlgan kam qatlamli grafenni kamida 63 mg/mL konsentratsiyada (qayta) dispersiyalash mumkin.

Grafen nanoplastinkalarini ultratovush bilan ishlov berish orqali muvaffaqiyatli sintez qilish va dispersiyalash mumkin.

Grafen nanoplastinkalarining (b) X3000 va (c) X8000 kattalashtirishdagi SEM tasvirlari
(Tadqiqot va tasvirlar: ©Alizadeh va boshq., 2018)

Afzalliklar:

yuqori sifatli grafen
yuqori ishlov berish unumdorligi / yuqori mahsulot chiqishi
bir tekis dispersiyalanish
yuqori konsentratsiya
yuqori qovushqoqlik
tez jarayon
kam xarajat
yuqori samaradorlik
atrof-muhitga zarar yetkazmaydigan

Grafenga sanoat miqyosida ishlov berish uchun yuqori quvvatli ultratovushli dispersiyalash tizimi (7x UIP1000hdT). (Kattalashtirish uchun bosing!)

Grafen dispersiyalari uchun 7kW quvvatli ultratovushli reaktor

Grafen uchun ultratovushli gomogenizatorlar va dispersator

Hielscher Ultrasonics hajmli qatlamli grafen va grafitni bir, ikki va kam qatlamli grafenga eksfoliatsiya qilish hamda dispersiyalash uchun yuqori quvvatli ultratovush tizimlarini taqdim etadi. Ularning ishonchli ultratovush protsessorlari va ilgʻor reaktorlari jarayonning aniq maqsadlariga erishish uchun zarur quvvat va aniq nazoratni taʼminlaydi.

Jarayonning eng muhim parametrlaridan biri ultratovush amplitudasi boʻlib, u ultratovushli shoxning tebranishdagi siljishidir. Hielscher sanoat ultratovush qurilmalari juda yuqori amplitudalarni taʼminlash uchun ishlab chiqilgan va 200µm gacha boʻlgan amplitudada uzluksiz ishlaydi. Yanada yuqori amplitudalar uchun maxsus tayyorlangan ultratovush zondlari mavjud. Barcha Hielscher ultratovush qurilmalarining jarayon parametrlarini talab qilinadigan jarayon sharoitlariga aniq moslash va oʻrnatilgan dasturiy taʼminot orqali kuzatish mumkin; bu yuqori ishonchlilik, bir xil sifat va takror hosil qilinadigan natijalarni taʼminlaydi. Hielscher ultratovush qurilmalarining mustahkam konstruksiyasi ogʻir sharoitlarda 24/7 ishlash uchun moʻljallangan boʻlib, ultratovush bilan ishlov berishni bir va kam qatlamli grafen nanovaraqlarini katta miqyosda ishlab chiqarish uchun afzal texnologiyaga aylantiradi.

Hielscher ultratovush qurilmalari va aksessuarlarning keng assortimentini, jumladan, turli oʻlcham va geometriyadagi sonotrodlar hamda reaktorlarni taklif qiladi. Bu eng yuqori sifatga erishish uchun reagentlar, hajm birligiga kiritiladigan ultratovush energiyasi, bosim, harorat va hajmiy oqim tezligi kabi optimal reaksiya sharoitlari hamda omillarini tanlash imkonini beradi. Ularning ultratovushli reaktorlaridagi bosimni bir necha yuz barg gacha oshirish mumkin, bu yuqori qovushqoqlikdagi pastalarga (250 000 santipuazgacha) ultratovush bilan ishlov berish imkonini yaratadi.

Bu imkoniyatlar ultratovush yordamida qatlamlarni bir-biridan ajratish, eksfoliatsiya qilish va dispersiyalashni anʼanaviy maydalash va tegirmonda yanchish usullaridan ustun qiladi.

Eng yaxshi ultratovush qurilmalarini Hielscher Ultrasonics ishlab chiqaradi. Ular quvvati, eng zamonaviy texnologiyasi va ishonchliligi bilan ajralib turadi.

Hielscher ultratovush qurilmalari bozordagi eng ilgʻor ultratovushli gomogenizatorlardir. Hielscher ultratovush qurilmalari taqdim etadigan koʻplab afzalliklardan foydalaning!

UP100H zondli ultratovush qurilmasi yordamida grafitni eksfoliatsiya qilish natijasida asl tuzilishi saqlangan grafen nanoplastinkalari olindi

UP100H ultratovush qurilmasi yordamida grafen nanoplastinkalarining ultratovushli sintezini koʻrsatuvchi grafik tasvir
(Tadqiqot va grafik tasvir: Ghanem va Rehim, 2018)

Grafen uchun Hielscher ultratovush qurilmalari:

yuqori quvvatli ultratovush
yuqori siljish kuchlari
yuqori bosimlarni qoʻllash imkoniyati
aniq nazorat
miqyosni uzluksiz kengaytirish imkoniyati (chiziqli)
partiyali va uzluksiz oqimli ishlov berish
takror hosil qilinadigan natijalar
ishonchlilik
mustahkamlik
yuqori energiya samaradorligi

Tegishli mavzular

Bilishga arziydigan maʼlumotlar

Grafen nima?

Grafen bir atom qalinligidagi uglerod qatlami boʻlib, uni grafenning bir qatlamli yoki 2D tuzilmasi sifatida tavsiflash mumkin (bir qatlamli grafen = SLG). Grafen nihoyatda katta solishtirma sirt yuzasiga va yuqori mexanik xususiyatlarga (Yung moduli 1 TPa va ichki mustahkamligi 130 GPa) ega, yuqori elektr va issiqlik oʻtkazuvchanligini, zaryad tashuvchilar harakatchanligini, shaffoflikni taʼminlaydi hamda gazlarni oʻtkazmaydi. Ushbu material xususiyatlari tufayli grafen kompozitlarga oʻzining mustahkamligi, oʻtkazuvchanligi va boshqa xususiyatlarini berish uchun mustahkamlovchi qoʻshimcha sifatida ishlatiladi. Grafen xususiyatlarini boshqa materiallar bilan birlashtirish uchun grafen aralashma ichida dispersiyalanishi yoki taglikka yupqa plyonkali qoplama sifatida surtilishi kerak.
Grafen nanovaraqlarini dispersiyalash uchun suyuq faza sifatida koʻpincha ishlatiladigan keng tarqalgan erituvchilar qatoriga dimetil sulfoksid (DMSO) , N,N-dimetilformamid (DMF), N-metil-2-pirrolidon (NMP), tetrametilmochevina (TMU, tetragidrofuran (THF), propylene carbonateacetone (PC), etanol va formamid kiradi.

Grafenni suvda dispersiyalash mumkinmi?

Ha, agregatsiyaning oldini olish va dispersiya barqarorligini saqlash uchun sirt faol moddalar, polimerlar yoki boshqa barqarorlashtiruvchi vositalardan foydalanib, grafenni suvda dispersiyalash mumkin. Zondli ultratovush qurilmalari kabi ishonchli dispersiyalash uskunalari ham grafenni dispersiyalashda muhim rol oʻynaydi: ular ultratovush energiyasidan aglomeratlarni parchalash va grafen zarrachalari oʻlchamini kamaytirish uchun foydalanib, suyuq muhitda yanada bir tekis va barqaror dispersiya hosil boʻlishiga yordam beradi.

Grafen oksidi suvda eriy oladimi?

Ha, grafen oksidi tarkibidagi kislorodli funksional guruhlar tufayli suvda eriy oladi; bu guruhlar uning gidrofilligini oshiradi va barqaror suvli dispersiyalar hosil qilishiga imkon beradi.

Grafenni dispersiyalash uchun eng yaxshi erituvchi qaysi?

Grafenni dispersiyalash uchun eng yaxshi erituvchi N-metil-2-pirrolidon (NMP) hisoblanadi, chunki uning yuqori qutbliligi va grafen varaqlarini barqarorlashtirish qobiliyati bir tekis va barqaror dispersiya hosil boʻlishini taʼminlaydi.

Nima uchun grafen suvda erimaydi?

Grafen suvda erimaydi, chunki unda suv molekulalari bilan oʻzaro taʼsirlasha oladigan funksional guruhlar yoʻq; bu uni gidrofob qiladi va grafen varaqlari orasidagi kuchli van der Vaals kuchlari tufayli agregatsiyaga moyil qiladi.

Nima uchun grafen kompozitlarda ishlatiladi?

Grafen bir atom qalinligi bilan eng yupqa, taxminan 0,77 mg ogʻirligi har 1m² yuzaga toʻgʻri kelishi bilan eng yengil va 150 000 000 psi choʻzilish bikrligi (poʻlatdan 100–300 marta mustahkamroq) hamda 130 000 000 000 paskal choʻzilish mustahkamligi bilan maʼlum boʻlgan eng mustahkam materialdir.
Bundan tashqari, grafen eng yaxshi issiqlik oʻtkazgich (xona haroratida (4,84±0,44) × 10³ dan (5,30±0,48) × 10³ W·m^-11·K^-1 gacha) va eng yaxshi elektr oʻtkazgichdir (elektronlar harakatchanligi 15 000 cm²·V^-1·s^-1 dan yuqori).
Grafenning yana bir muhim xususiyati uning optik xossasi boʻlib, u oq yorugʻlikning πα≈2,3% qismini yutadi va shaffof koʻrinishga ega.
Grafenni matritsalarga kiritish orqali ushbu ajoyib material xususiyatlarini hosil boʻladigan kompozitga oʻtkazish mumkin, bu esa oʻziga xos funksional imkoniyatlarni taʼminlaydi. Grafen bilan mustahkamlangan bunday kompozitlar materiallarni ishlab chiqish va sanoatda qoʻllash uchun yangi imkoniyatlar yaratadi. Oʻz xususiyatlari tufayli grafen va grafenli kompozitlar yuqori unumdorlikdagi batareyalar, superkondensatorlar, oʻtkazuvchan siyohlar, qoplamalar, fotoelektrik tizimlar va elektron qurilmalarni ishlab chiqarishda allaqachon keng tarqalgan
Hielscher ultratovush qurilmalari grafen nanovaraqlarini kompozit matritsalar ichida bir tekis taqsimlash maqsadida van der Vaals kuchlarini yengish uchun zarur boʻlgan yuqori siljish kuchlarini taʼminlaydi. UIP2000hdT yoki UIP16000 kabi ultratovushli dispersatorlar grafen va grafen oksidi bilan mustahkamlangan nanokompozitlarni ishlab chiqarishda qoʻllaniladi.

Adabiyotlar/Manbalar

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.

Yuqori unumdorlikdagi ultratovush texnologiyasi! Hielscher mahsulotlari assortimenti ixcham laboratoriya ultratovush qurilmasidan stol usti qurilmalarigacha va toʻliq sanoat ultratovush tizimlarigacha boʻlgan butun koʻlamni qamrab oladi.

Hielscher Ultrasonics yuqori unumdorlikdagi ultratovushli gomogenizatorlarni laboratoriya oʻlchamidan sanoat oʻlchamigacha ishlab chiqaradi.

Grafenni ultratovush yordamida dispersiyalash