• Mono-và bi-Layer Graphene nanosheets có thể được sản xuất nhanh chóng thông qua tẩy da chết siêu âm với công suất cao và với chi phí thấp.
• Ultrasonically tẩy tế bào chết Graphene có thể được ngành hạt với biopolyme để có được nước phân tán Graphene.
• Bởi cavitation siêu âm, Graphene tổng hợp có thể được tiếp tục chế biến thành một nước ổn định dựa trên phân tán.

Tẩy tế bào chết siêu âm của Graphene chất lượng cao

Ultrasonication là một phương pháp đáng tin cậy để sản xuất các lớp Graphene (mono-, bi-và vài lớp Graphene) từ mảnh than chì hoặc các hạt. Trong khi các kỹ thuật tẩy tế bào chết phổ biến khác như nhà máy bóng và cuộn hoặc máy trộn cắt cao được liên kết với chất lượng thấp và việc sử dụng các thuốc thử và dung môi tích cực, phương pháp tẩy da chết siêu âm thuyết phục bởi sản lượng cao, công suất quá trình cao và điều kiện chế biến nhẹ.
cavitation siêu âm tạo ra các lực cắt dữ dội, tách các lớp than chì xếp chồng lên nhau thành các lớp graphen không khiếm khuyết.

Nước-Dispersable Graphene Sheets

Trong điều kiện bình thường, Graphene là khó dispersable trong nước và các hình thức tập hợp và agglomerates khi phân tán trong môi trường dung dịch. Kể từ khi hệ thống nước có lợi thế đáng kể là không tốn kém, không độc hại, môi trường thân thiện, Water-based Graphene hệ thống dựa rất hấp dẫn để Graphene nhà sản xuất và ngành công nghiệp hạ lưu.
Để có được nước-dispersable Graphene nanosheets, ultrasonically tẩy tế bào chết graphene được sửa đổi với polysaccharides/biopolyme như pullulan, chitosan, alginate, gelatin hoặc gum arabic.

Ưu điểm:

• Graphene chất lượng cao
• Năng suất cao
• nước dựa trên phân tán
• nồng độ cao
• hiệu quả cao
• quá trình nhanh chóng
• chi phí thấp
• thông lượng cao
• môi trường thân thiện

Giao thức tẩy da chết trực tiếp của Graphite

Pullulan non-ion và alginate anion (1,0 g) đã được hòa tan riêng biệt trong 20 ml nước cất (di), trong khi cationic chitosan (0,4 g) được hòa tan trong 20 ml di với 1 wt% axit axetic. Graphite bột đã được phân tán trong các giải pháp biopolymer dung dịch nước và điều trị bằng cách sử dụng một bộ xử lý siêu âm UP200S (công suất tối đa 200 W, tần số 24 kHz, Hielscher Ultrasonics, Đức) được trang bị với một hình nón frustum Titan sonotrode (Model Micro tip S3, đường kính tip 3 mm, biên độ tối đa 210 μm, mật độ công suất âm thanh hoặc cường độ bề mặt 460 W cm^-2) theo các điều kiện sau: chu kỳ 0,5 và 50% biên độ, cho một khoảng thời gian 10, 20, 30, và 60 phút, tương ứng. Kết quả tốt nhất đã thu được lúc 30 phút sonication. Sonication đã được áp dụng ở sức mạnh của 16,25 W trong 30 phút, với tiêu thụ năng lượng (năng lượng đầu ra cho mỗi khối lượng đơn vị) của 731 WS ml^-1.
Sau đó, hỗn hợp được ly tâm ở 1500 RPM cho 60 phút để loại bỏ các hạt than chì chưa được tẩy tế bào và sau đó rửa 5 lần và một lần nữa ly tâm ở 5000 rpm trong 20 phút để loại bỏ các polyme dư thừa. Các giải pháp kết quả tối màu xám đã được chân không khô ở 40 º C cho đến khi không có khối lượng mất. Bột polymer – Graphene kết quả được tái phân tán trong nước (1 mg ml^-1 cho pullulan và chitosan; 0,18 mg ml^-1 cho alginate) cho đặc tính. Graphene tờ thu được bằng pullulan-, alginate-, và chitosan hỗ trợ ultrasonication được chỉ định như pull-G, ALG-G, và Chit-G, tương ứng.
Trong số ba hệ thống, pullulan và chitosan có hiệu quả hơn trong tẩy da chết của Graphite hơn alginate. Phương pháp này mang lại tẩy tế bào chết mono-, bi-, và vài lớp tấm graphene với chỉ thấp bên (cạnh) Khuyết tật. Sự hấp phụ của polyme sinh học trên bề mặt Graphene dành một sự ổn định lâu dài (hơn 6 tháng) của sự phân tán dung dịch nước.
(Unalan et al. 2015)

Hệ thống siêu âm

Bộ vi xử lý siêu âm công suất cao của Hielscher được sử dụng trên toàn thế giới để tẩy tế bào chết thành công và sự phân tán của Graphite và Graphene. Bộ phân tán siêu âm của chúng tôi có sẵn từ phòng thí nghiệm và băng ghế dự bị lên đến các đơn vị sản xuất công nghiệp đầy đủ. Bên cạnh đó mạnh mẽ, hoạt động 24/7 và bảo trì thấp, Hielscher ultrasonicators thuyết phục bởi cao dễ dàng xử lý và khả năng mở rộng tuyến tính.
Quy trình có thể dễ dàng kiểm tra và tối ưu hóa trong phòng thí nghiệm. Sau đó, tất cả các kết quả quá trình có thể được thu nhỏ hoàn toàn tuyến tính đến mức sản xuất thương mại. Điều này làm cho sonication một phương pháp sản xuất hiệu quả và hiệu quả cho khối lượng cao của tấm graphene chất lượng cao.
Hielscher Ultrasonics’ bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao. Khuếch đại lên đến 200 μm có thể dễ dàng chạy trong 24/7 hoạt động. Đối với biên độ cao hơn thậm chí, tùy chỉnh siêu âm sonotrodes có sẵn. Phù hợp với lò phản ứng siêu âm đảm bảo khả năng sản xuất hàng loạt đáng tin cậy và an toàn của nanosheets Graphene chất lượng cao.

Hielscher của siêu âm homogenizers công suất cao có sẵn cho bất kỳ quy mô quy trình – từ phòng thí nghiệm đến sản xuất.

Sự mạnh mẽ của thiết bị siêu âm của Hielscher cho phép hoạt động 24/7 trong môi trường đòi hỏi khắt khe và đòi hỏi cao.
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: