Le síntesis ultrasónica ti' grafeno ti' le exfoliación grafito u ti'al le método asab confiable ka ventajoso producir láminas grafeno ka'anal calidad escala industrial. Le procesadores ultrasónicos u ka'anal rendimiento Hielscher ku controlables yéetel precisión ka páajtal generar amplitudes jach altas ti' funcionamiento 24 leti' 7. Le je'ela' ku cha'antik mentik nukuch volúmenes grafeno prístino ti' jump'éel kin tuukul ch'a'abil yéetel controlable tumen Buka'aj.

Ultrasónica wa u yilik le grafeno

Dado u u yojelo'ob chan le yáantajo'ob extraordinarias ti' grafito, ku séen desarrollado ya'ab métodos utia'al u preparación. Tu tséel le producción química u graphenes u grafeno óxido ti' procesos ya'ab k'oja'ano'ob wook, u Jach k'a'am oxidantes yéetel agentes reducción le k'a'abeto'ob. Ku ts'o'okole', le grafeno preparado yáanal a duras condiciones químicas ti' menudo ya'alik nuxi' cantidad defectos páajtal ka' u reducción ti' comparación yéetel graphenes obtenidas ti' uláak' métodos. Ba'ale' le ultrasonido u ti'al jump'éel alternativa probada producir grafeno ka'anal calidad, bey xan ti' yaan xan ya'abach. Le investigadores ts'o'ok desarrollado formas ligeramente jejeláas usando ultrasonido, ba'ale' tu general le producción grafeno jump'éel tuukula' simple ti' jump'éel chéen paso.

Jump'éel secuencia ka'anal velocidad (u ti' u f) u fotogramas u ilustran le exfoliación sonomecánica ti' jump'éel escama grafito ichil ja' utilizando le UP200S, jump'éel ultrasonido 200W yéetel sonotrodo 3 mm. Le flechas muestran le kúuchil división (exfoliación) yéetel burbujas cavitación penetran ti' le división.
(xook yéetel fotos: © Tyurnina et ti' le. 2020

Ventajas le exfoliación ultrasónica yéetel grafeno

Le ultrasonidos yéetel reactores bin yano'ob sonda Hielscher sutikubáo'ob le exfoliación grafeno ti' jump'éel tuukula' ma'alob eficiente utilizado utia'al u producir grafeno ichil grafito yo'osal le ka'anatako'ob potentes ondas ultrasonido. Le láaka k'u'ubul ya'abkach ventajas yóok'ol la métodos producción grafeno. Le k'ajle' beneficios le exfoliación ultrasónica yéetel grafeno ku le je'ela':

• Ka'anal eficiencia: Le exfoliación grafeno yéetel ultrasonidos bin yano'ob sonda jach jump'éel método jach eficiente u producción grafeno. Je'el u páajtal u producir yaan xan ya'abach grafeno ka'anal calidad ti' jump'éel corto período k'iin.
• Yáanal ta manaj: Le nu'ukulil requerido utia'al u exfoliación ultrasónica ti' le producción industrial u grafeno le relativamente barato ti' comparación yéetel uláak' métodos producción grafeno, bey le deposición química ti' vapor (CVD) yéetel le exfoliación kanáanil.
• Escalabilidad: Exfoliación le grafeno yéetel ultrasonidos ku páajtal waaj a kóochkinsike'ex uchik utia'al u producción tu gran escala u grafeno. Le exfoliación ultrasónica yéetel le dispersión grafeno ku páajtal ejecutar ti' lotes, bey je'el bix ti' jump'éel tuukula' continuo ti' internet ichil. Le je'ela' ku p'áatal ti' jump'éel opción viable utia'al u aplicaciones escala industrial.
• Kanik yóok'ol le propiedades le grafeno: Le exfoliación yéetel delaminación yéetel grafeno yo'osal ultrasonidos bin yano'ob sonda ku cha'antik jump'éel kaambalil yo'osal preciso yóok'ol le propiedades le grafeno producido. Le ba'ala' analte'obo' yaan u Buka'aj, grosor yéetel meyaj ku capas.
• Chen impacto ambiental: Le exfoliación yéetel grafeno yéetel juntúul ultrasonido probado jach jump'éel método ecológico u producción grafeno, ts'o'ok u u páajtal biilankiltej yéetel solventes ma' tóxicos yéetel ambientalmente benignos bey le ja'o' wa le etanol. Lela' u k'áat u ya'al ti' le delaminación ultrasónica ti' grafeno Cha' Jech wa xu'ulsiko'ob u búukinta'al yik'áalil químicos agresivos wa altas temperaturas. Le je'ela' ku p'áatal ti' jump'éel alternativa k'áax ti' uláak' métodos producción grafeno.

Tu general le exfoliación grafeno yéetel ultrasonidos yéetel reactores bin yano'ob sonda Hielscher k'u'ubul jump'éel método rentable, escalable yéetel respetuoso yéetel le ka'a jeets' u producción grafeno yéetel jump'éel kaambalil yo'osal preciso yóok'ol le propiedades le xooko'obo' resultante.

Ejemplo utia'al u producción simple u grafeno usando sonicación

Le grafito ku agrega ti' jump'éel mezcla ácido orgánico diluido, alcohol yéetel ja', ka ts'o'okole' le mezcla ku expone ti' le irradiación ultrasónica. Le ácido u meyaj bey jump'éel “cuña molecular” u separa le' grafeno u grafito le yúumo'ob. Tuméen le sencillo tuukula', ku crea nojoch cantidad grafeno intacto, u ka'anal calidad, dispersada ich ja'. (Jump'éel et el. 2010).
 

Exfoliación grafeno beetaj ich

Le ultrasonido ku cha'antik wa u graphenes ti' ts'a'abal iónicos, solventes orgánicos yéetel soluciones tensioactivos yéetel ja' yilik. Lela' u k'áat u ya'al u páajtal Jech u u búukinta'al oxidantes fuertes wa u agentes reductores. Grafeno Stankovich et le (2007) producido tumen exfoliación yéetel ultrasonidos.
Le máak AFM u óxido grafeno exfoliado tumen le Ts'a'akal ultrasónico u concentraciones 1 mg leti' ml ichil ja' Mantats' revelaron le meyajo'ob láminas yéetel espesor xan (~ 1 nm; le ejemplo ku ye'esik ti' le wíimbala' yaan continuación). Táan a muestras ma'alob exfoliadas u óxido grafeno ma' contenían láminas asab tóop' wa bek'ech sutuko'ob u 1 nm, ku bisik le conclusión u le exfoliación completa ti' le óxido grafeno tak le láminas individuales ti' óxido grafeno logró ti' le condiciones. (Stankovich et ti' le. 2007).

Wíimbala' AFM u láminas GO exfoliadas yéetel óoxp'éel perfiles ka'anilo' adquiridas ti' jejeláas ubicaciones
(oochel yéetel xook: ©Stankovich et ti' le., 2007).

Wa u le' grafeno yilik

Stengl et ti' le. Ts'o'ok u demostrado exitosa wa u yilik láminas grafeno Chen séen ti' yaan xan ya'abach ichil le producción nanocomposición grafeno TiO2 ma' estequiométrica yo'osal hidrólisis térmica ti' suspensión yéetel nanoláminas grafeno yéetel complejo titania peroxo. Le nanoláminas grafeno Chen séen ku produjeron ichil grafito ku yúuchul utilizando jump'éel jach yáax cavitación ka'anal intensidad jach tuméen le procesador ultrasónico UIP1000hd ti' Hielscher ti' jump'éel reactor ultrasónico presurizado 5 bar. Le láminas ku grafeno obtenidas, yéetel ka'anal superficie específica yéetel propiedades electrónicas u únicas, ku páajtal utilizar bey jump'éel ma'alo'ob bix utia'al u le TiO2 mejore le actividad fotocatalítica. Le múuch' investigación afirma le ma'alobil le grafeno preparado tumen ultrasonidos ba'axi' jach asab u le grafeno k'aamiko'ob tuláakal tuméen le método Hummer, tu'ux le grafito ku exfolia yéetel oxida. Bey le condiciones meyajtbilo' ti' le reactor ultrasónico ku páajtal controlar yéetel precisión, yo'osal u suposición u concentración grafeno bey dopante variará ti' le rango 1 – 0. 001 ti chúumuk, le producción grafeno ti' juntúul t.u.m continuo u escala comercial ku instala uchik. Le ultrasonidos industriales yéetel le reactores ti' internet ichil utia'al u exfoliación eficiente ti' le grafeno ka'anal calidad u uchik disponibles.

Preparación tumen Ts'a'akal ultrasónico u oxido u grafeno

Jay et el., (2010) séen demostrado jump'éel bejil preparación utilizando irradiación ultrasónica utia'al u producir capas grafeno óxido (bin). Tune', suspendieron 25 miligramos juuch'bil óxido grafeno ti' 200 ml ja' desionizada. Tumen agitación obtiene jump'éel suspensión ma' homogénea u boonil marrón. Le suspensiones resultantes bino'ob sonicación (30 min, 1.3 × 105J), ka ts'o'okok tijilo'ob (u 373 k'uj). le óxido grafeno yo'osal ultrasonidos tratada bin producido. Juntúul espectroscopia FTIR tu ye'esaj u Ts'a'akal ultrasónico ma' u k'éexel le ku funcionales u oxido u grafeno.

Wíimbala' SEM u nanoláminas prístinas ku grafeno obtenidas tumen ultrasonido (Jay et ti' le., 2010).

Funcionalización u le' grafeno

Xu ka Suslick (2011) describen jump'éel método jump'éel paso conveniente utia'al wa u poliestireno grafito funcionalizado yilik. Ti' u xook, meyajtiko'ob copos grafito yéetel estireno bey yo'olal prima yanak. Tuméen sonicando le escamas grafito ti' estireno (monómero reactivo), le irradiación ultrasonido tu ts'áaj bix u resultado le exfoliación mecanoquímica hojuelas grafito ti' láminas grafeno jump'éel tin juunal capa ka capa u unos pocos. Ti' le k'iino' je'el xano' k'iin, ku u logrado le funcionalización le' grafeno yéetel le cadenas poliestireno.
Le k'iino' je'el xano' tuukula' funcionalización u bisik u ka'ansaj yéetel láak'o'ob monómeros u vinilo utia'al u composites basados ti' grafeno.

Dispersiones grafeno

Le grado dispersión ti' oxido u grafeno ka grafeno k'a'ana'an extremadamente utilizar tuláakal le potencial grafeno yéetel u ba'alo'ob específicas. Wa le grafeno ma' u dispersa yáanal condiciones controladas, u polidispersidad le dispersión grafeno u conducir ti' le comportamiento imprevisible wa nonideal una pakteche' kin ka ts'aik ti' le dispositivos ts'o'ok u propiedades le grafeno varían en función de u ka'ansaj parámetros. Sonicación le jump'éel Ts'a'akal probado utia'al u debilitar le muuk' capa intermediaria yéetel ku cha'antik jump'éel kanik preciso ti' le parámetros tuukula' Páaybe'en.
"Utia'al u óxido grafeno (bin), je'ex típicamente exfoliated le' jump'éel tin juunal capa, juntúul le retos k'ajle' ti' le polidispersidad surge ti' variaciones ti' yo'osal lateral u le escamas." U ts'o'ok demostrado u k'as lateral u biin le Buka'aj je'el u páajtal u jelpajal u u kuuchil 400 nm ti' 20 μm k'éexel le grafito ichil xooko'obo' yéetel le condiciones sonicación." (Ya'ax et el. 2010).
Le dispersión ultrasónica ti' le grafeno resulta ti' lodos finos yéetel páajtal coloidales u ts'o'ok demostrado ti' ya'ab uláak' xook. (Liu et u. 2011 leti' Baby et u. 2011 leti' Choi et ti' le. 2010).
Zhang et el., (2010) u demostrado u yo'osal u búukinta'al ultrasonidos ku consigue jump'éel dispersión grafeno estable yéetel juntúul concentración ka'anal u 1 mg·mL−1 yéetel le' grafeno relativamente Chen séen, ka le' grafeno bey preparado exhiben jump'éel ka'anal conductividad eléctrica ti' 712 Guatemala mina'an u yotocho'ob ·m^{N.o 1}. Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob Fourier transformaron espectros infrarrojo yéetel Raman spectra p'iskaambal indica ti' le método preparación ultrasónica ti' menos loob le ka'ansaj químicas yéetel cristal grafeno.

Ultrasonidos u ka'anal rendimiento utia'al u exfoliación grafeno

Utia'al u producción nano-le' grafeno ka'anal calidad, k'a'abet jump'éel nu'ukulil le ultrasónico confiable ku ka'anal rendimiento. Amplitud, presión yéetel temperatura ku parámetros tu láakal,, cruciales yo'osal le reproducibilidad yéetel le ma'alobil constante le producto. Hielscher Ultrasonidos’ Le procesadores ultrasónicos le sistemas potentes yéetel controlables yéetel precisión, u permiten le ajuste exacto ti' le parámetros le tuukula' yéetel tíip'ik continua ultrasonido ka'anal potencia. Le procesadores ultrasónicos industriales u Hielscher Ultrasonics táan u béeytal u ofrecer amplitudes jach altas. Le amplitudes tak 200 μm páajtal ejecutar uchik bix continua ti' funcionamiento 24 leti' 7. Utia'al amplitudes láayli' asab altas, u disponibles sonotrodos ultrasónicos u personalizados. Robustez le nu'ukulil ultrasónico u Hielscher ku cha'antik jump'éel funcionamiento 24 leti' 7 ichil meyaj aalo'ob yéetel tu entornos exigentes.
K clientes u satisfechos yéetel u excelente robustez yéetel fiabilidad le kaambalilo'ob ti' ultrasonidos Hielscher. Le instalación tu sikte ka'anatako'ob aal, entornos exigentes yéetel operación 24 leti' 7 garantiza jump'éel procesamiento eficiente yéetel económico. Intensificación le tuukula' ultrasónico reduce le k'iin procesamiento yéetel logra ti' ya'ala'al máaxo'ob máano'ob, es decir asab ma'alobil, mayores rendimientos, yik'áalil innovadores.
Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento u aproximado k ultrasonicators:

Wa u yilik Nanoscrolls u carbono

Le nanoscrolls carbono ku similares ti' le nanotubos carbono pak' ya'ab k'oja'ano'ob. U jela'anil in yéetel le MWCNT ku le puntas abiertas yéetel le molayil bix le meyajo'ob internas ti' uláak' moléculas. U páajtal sintetizar químicamente ti' húmedo intercalando grafito yéetel potasio, exfoliando ti' ja' yéetel sonicando le suspensión coloidal. (cf. Viculis et le. 2003). Le ultrasonicación ku yáantik le desplazamiento ti' arriba de le monocapas grafeno ti' nanoscrolls carbono (wil gráfico in continuación). U ts'o'ok logrado ka'anal eficiencia tzeltalo'obo' le 80 ti chúumuk, ba'ax ku beetik u producción nanoscrolls bixake' ts'áik utia'al u aplicaciones comerciales.

Síntesis ultrasónica u nanoscrolls carbono (Viculis et ti' le. 2003).

Wa u yilik Nanoribbons

Múuch' u investigación Hongjie Dai yéetel u colegas le Universidad u Stanford tu kaxtaj jump'éel láaka utia'al u beetik nanoribbons. Cintas grafeno le finas ch'inik grafeno ka yanak ti' yáantajo'ob asab útiles u láminas grafeno. Tu anchos u naats'il u 10 nm wa menos, le comportamiento cintas grafeno jach similar ti' jump'éel semiconductor bey electrones Ko'oten obligados in péeksik u u chowak. Tune', je'el u ts'áik biilankiltej nanoribbons yéetel noj bey semiconductor ti' electrónica (e.g. utia'al u chips u asab mejen computadoras, asab rápidos).
Bases wa u Dai yilik et el. u graphene nanoribbons ichil ka'ap'éel wook: ti' yáax kúuchil, aflojaron le capas grafeno ti' le grafito tumen juntúul Ts'a'akal ooxoj 1000 ° c ichil jump'éel minuto ti' le 3 ti chúumuk hidrógeno ti' gas argón. Túun, le grafeno ku jats ti' ch'inik yo'osal ultrasonidos. Le nanoribbons obtenidos yo'osal le láaka caracteriza tumen ya'ab ' asab O'olkij’ bordes ti' le fabricados tumen medios convencionales u litográficos. (Jiao et el. 2009).