Улога ултразвучне дисперзије у припреми графена
Ултразвучна дисперзија је поуздана метода за производњу слојева графена од графитних љуспица или честица. Друге уобичајене технике дисперзије (као што су млинови са куглицама, млинови на ваљке или мешачи са високим смицањем) подложне су употреби агресивних реагенса и растварача. Технологија ултразвучне дисперзије може добро решити овај проблем и ефикасно припремити графенске материјале.
Ултразвучна дисперзија графена
Ултразвучна дисперзија трансформисаће графен у течности у дисперговано стање, односно у фино или ултрафино ултразвучно млевење чврстих тела или течности услед ефекта ултразвучних вибрација. Због посебности ултразвучног поља генерисаног у течном медијуму, ултразвучна дисперзија обезбеђује високо распршену једноличну, хемијски чисту суспензију (величина честица мања од 1 μм).
Принцип ултразвучне припреме графена
Ултразвучна припрема графена заснива се на ефекту кавитације, тако да квантна структура унутар графена неће бити уништена. Ултразвучна кавитација може генерирати високофреквентну амплитуду ултразвуком велике снаге. Ултразвук велике снаге може се користити за обраду течности, као што је мешање, емулговање, дисперговање и деагломерација или млевење. Када се течност ултразвучно обрађује великим интензитетом, звучни таласи који се шире у течни медијум изазивају наизменични циклус високог притиска (компресија) и ниског притиска (рефлексија), при чему брзина зависи од фреквенције. У циклусу ниског притиска, ултразвук високог интензитета створиће мале вакуум мехуриће или празнине у течности. Када мехурићи достигну запремину која не може да апсорбује енергију, они се насилно урушавају током циклуса високог притиска. Ова појава назива се кавитација.
Кавитација
Опрема за ултразвучну дисперзију преносиће високофреквентне вибрације у течност, а применом овог механичког напрезања може се одвојити накупина честица графена. Када се течност ултразвучно обради, звучни таласи који се шире у течни медијум изазивају наизменично циклусирање високог притиска (компресија) и ниског притиска (рефлексија). Ултразвучна кавитација у течности може проузроковати млаз течности велике брзине до 1000 км / х (приближно 600 мпх). Овај млаз истискује течност под високим притиском између честица и раздваја графен једни од других. Мање честице ће се убрзати млазом течности и сударити се великом брзином. Ударни талас велике јачине генерисан сударом велике брзине непрекидно делује на површину графитног тела, а графит ће се одразити и створити затезно напрезање. Када пукне велики број микро мехурића, затезно напрезање између графитних љускица и даље ће се повећавати, а графенске пахуљице ће се постепено ољуштавати.
Пилинг и дисперзија графена
Ако се графен користи као материјал, графен се прво мора равномерно распршити у формулацији. Будући да је графен хидрофобан, тешко је добити дисперзије графена високе концентрације без површински активних средстава или диспергатора.
Графенски нано листови (ГНП) могу се направити пилингом графита у растварачу ултразвучном обрадом велике снаге. Ултрасонични пилинг графена може се функционализовати са биополимерима да би се добио графен који се диспергује у води. Кроз ултразвучну кавитацију синтетизовани графен се може даље прерадити у стабилну дисперзију на бази воде. Лако је агломерисати када се нанометри графена помешају у течност. Ултразвучна дисперзија може разбити графен агломерисан у води и не-воденим суспензијама и може искористити пуни потенцијал нано материјала.
Графен оксид је растворљив у води и лако се може дисперговати у стабилан колоид. Ултразвучни пилинг и дисперзија је врло ефикасна, брза и исплатива метода која може синтетизовати, дисперговати и функционализовати графен оксид у индустријским размерама. Да би се контролисала величина нано листова графенског оксида (ГО), метода пилинга игра кључну улогу. Због својих прецизних и контролисаних параметара процеса, ултразвучни пилинг је најчешће коришћена техника наношења слојева у производњи висококвалитетног графена и графенског оксида.
Грапхене
Текући пилинг уз помоћ ултразвука
Текући пилинг (ЛПЕ) је ефикасна метода за пилинг графенских пахуљица. Главни принцип је додавање графита или графитног оксида као сировине у одређеном растварачу или површински активној супстанци за мешање врућег слоја интеркалације да би се формирао раствор за предобраду графена, а затим помоћу ултразвучних таласа које емитује ултразвучни уређај велике снаге за љуштење графена са графитне површине. изаћи.
Метода пилинга у течној фази
Главни фактори утицаја пилинга графена уз помоћ ултразвука су кавитација ултразвучних таласа и велика сила смицања. Кавитација током ултразвучног третмана доводи до уситњавања графита раствореног у растварачу. Сила смицања ултразвучних таласа може учинити да растварач обликује микро млазнице да би утицало на површину графита и поспешило раздвајање између слојева графита.
Сумирај
Ултразвучни систем велике снаге може се користити за пилинг, дисперзију и припрему графена и графенског оксида. Поуздани ултразвучни процесори и напредни реактори могу да обезбеде снагу потребну за прераду графена и прецизно контролишу услове обраде, тако да се резултати ултразвучне обраде могу прецизно прилагодити потребним циљевима обраде.
