Peranan penyebaran ultrasonik dalam penyediaan graphene
Penyebaran ultrasonik adalah kaedah yang boleh dipercayai untuk menghasilkan lapisan graphene dari serpihan atau partikel grafit. Teknik penyebaran biasa yang lain (seperti pengisar bola, penggiling roller atau pengadun ricih tinggi) rentan terhadap penggunaan reagen dan pelarut agresif. Teknologi penyebaran ultrasonik dapat mengatasi masalah ini dan menyediakan bahan graphene dengan cekap.
Penyebaran graphene ultrasonik
Penyebaran ultrasonik akan mengubah graphene dalam cecair menjadi keadaan tersebar, iaitu pengisaran pepejal atau cecair ultrasonik halus atau ultra halus kerana kesan getaran ultrasonik. Oleh kerana kekhususan medan ultrasonik yang dihasilkan dalam medium cecair, penyebaran ultrasonik memberikan seragam yang sangat tersebar, suspensi tulen secara kimia (ukuran zarah kurang dari 1μm).
Prinsip penyediaan ultrasonik graphene
Penyediaan ultrasonik graphene didasarkan pada kesan peronggaan, sehingga struktur kuantum di dalam graphene tidak akan hancur. Peronggaan ultrasonik dapat menghasilkan amplitud frekuensi tinggi melalui ultrasound berkuasa tinggi. Ultrasound berkuasa tinggi boleh digunakan untuk pemprosesan cecair, seperti pencampuran, pengemulsi, penyebaran dan penyahtampuran atau pengisaran. Apabila cecair disonotasi pada intensiti tinggi, gelombang bunyi yang merambat ke medium cecair menyebabkan kitaran tekanan tinggi (mampatan) dan tekanan rendah (pantulan), kadar bergantung pada frekuensi. Dalam kitaran tekanan rendah, ultrasound intensiti tinggi akan membuat gelembung vakum kecil atau lompang dalam cecair. Apabila gelembung mencapai isipadu yang tidak dapat menyerap tenaga, gelembung runtuh dengan kuat semasa kitaran tekanan tinggi. Fenomena ini disebut peronggaan.
Peronggaan
Peralatan penyebaran ultrasonik akan menghantar getaran frekuensi tinggi ke dalam cecair, dan penggunaan tegasan mekanikal ini dapat memisahkan pengagregatan zarah-zarah graphene. Apabila cecair diproses secara ultrasonik, gelombang bunyi yang merambat ke medium cair menyebabkan tekanan tinggi (mampatan) dan tekanan rendah (pantulan) berpusing bergantian. Peronggaan ultrasonik dalam cecair boleh menyebabkan jet cecair berkelajuan tinggi hingga 1000 km / jam (kira-kira 600 mph). Jet ini memerah cecair pada tekanan tinggi antara zarah dan memisahkan graphene antara satu sama lain. Zarah yang lebih kecil akan memecut dengan jet cecair dan bertabrakan pada kelajuan tinggi. Gelombang kejutan kekuatan tinggi yang dihasilkan oleh perlanggaran berkelajuan tinggi terus bertindak di permukaan badan grafit, dan grafit akan memantulkan dan menghasilkan tegangan tegangan. Apabila sebilangan besar gelembung mikro pecah, tegangan tegangan antara serpihan grafit akan terus meningkat, dan serpihan graphene secara beransur-ansur akan terkelupas.
Pengelupasan dan penyebaran graphene
Sekiranya graphene digunakan sebagai bahan, graphene pertama kali mesti disebarkan secara merata ke dalam formulasi. Oleh kerana graphene bersifat hidrofobik, sukar untuk mendapatkan dispersi graphene berkepekatan tinggi tanpa surfaktan atau dispersant.
Nanosheets Graphene (GNP) dapat dibuat dengan mengelupas grafit dalam pelarut dengan rawatan ultrasonik berkuasa tinggi. Graphene pengelupasan ultrasonik dapat difungsikan dengan biopolimer untuk mendapatkan graphene yang tersebar di air. Melalui kavitasi ultrasonik, graphene yang disintesis dapat diproses lebih lanjut menjadi penyebaran berasaskan air yang stabil. Mudah dikumpulkan apabila nanometer graphene dicampurkan ke dalam cecair. Penyebaran ultrasonik dapat memecahkan graphene yang terkumpul dalam air dan penggantungan tidak berair, dan dapat menggunakan potensi penuh bahan nano.
Grafena oksida larut dalam air dan mudah tersebar menjadi koloid stabil. Pengelupasan dan penyebaran ultrasonik adalah kaedah yang sangat berkesan, cepat dan menjimatkan kos yang dapat mensintesis, menyebarkan dan mengaktifkan grafena oksida pada skala industri. Untuk mengawal ukuran nanosheets graphene oxide (GO), kaedah pengelupasan memainkan peranan penting. Oleh kerana parameter prosesnya yang tepat dan terkawal, pengelupasan ultrasonik adalah teknik peletakan yang paling banyak digunakan dalam pengeluaran graphene dan graphene oxide berkualiti tinggi.
Grafena
Pengelupasan cecair dibantu ultrasonik
Pengelupasan cecair (LPE) adalah kaedah yang berkesan untuk mengelupas serpihan graphene. Prinsip utama adalah menambahkan grafit atau oksida grafit sebagai bahan mentah dalam pelarut atau surfaktan tertentu untuk mengaduk lapisan interkalasi panas untuk membentuk larutan pra-perlakuan graphene, dan kemudian menggunakan gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh alat ultrasonik berkuasa tinggi untuk mengupas graphene dari permukaan grafit. keluar.
Kaedah pengelupasan fasa cecair
Faktor pengaruh utama pengelupasan graphene dibantu ultrasonik adalah peronggaan gelombang ultrasonik dan daya ricih tinggi. Peronggaan semasa rawatan ultrasonik menyebabkan grafit yang tersebar di pelarut dihancurkan. Daya ricih gelombang ultrasonik dapat menjadikan pelarut membentuk jet mikro untuk mempengaruhi permukaan grafit dan mendorong pemisahan antara lapisan grafit.
Jumlahkan
Sistem ultrasound berkuasa tinggi dapat digunakan untuk pengelupasan, penyebaran dan penyediaan graphene dan graphene oxide. Pemproses ultrasonik yang boleh dipercayai dan reaktor canggih dapat memberikan daya yang diperlukan untuk pemprosesan graphene dan tepat mengawal keadaan pemprosesan, sehingga hasil pemprosesan ultrasonik dapat disesuaikan dengan tepat ke sasaran pemprosesan yang diperlukan.
