دور التشتت بالموجات فوق الصوتية في إعداد الجرافين

التشتت بالموجات فوق الصوتية هو طريقة موثوقة لإنتاج طبقات الجرافين من رقائق الجرافيت أو الجسيمات. تقنيات التشتت الشائعة الأخرى مثل مطاحن الكرة أو مطاحن اللف أو خلاطات القص العالية عرضة لاستخدام الكواشف والمذيبات العدوانية. يمكن لتكنولوجيا التشتت بالموجات فوق الصوتية التغلب على هذه المشكلة بشكل جيد وإعداد مواد الجرافين بكفاءة.

التشتت بالموجات فوق الصوتية يحول الجرافين في السائل إلى حالة مشتتة، وهذا هو، غرامة أو طحن الموجات فوق الصوتية فائقة الدقة من المواد الصلبة أو السوائل بسبب تأثير الاهتزازات بالموجات فوق الصوتية. نظرا لخصوصية الحقل بالموجات فوق الصوتية المتولدة في الوسط السائل ، يوفر التشتت بالموجات فوق الصوتية موحدا مشتتا للغاية ، تعليق نقي كيميائيا (حجم الجسيمات أقل من 1 ميكرومتر).

01

مبدأ إعداد بالموجات فوق الصوتية من الجرافين

ويستند إعداد بالموجات فوق الصوتية من الجرافين على تأثير التجويف، لذلك لن يتم تدمير هيكل الكم داخل الجرافين. التجويف بالموجات فوق الصوتية يولد السعة عالية التردد من خلال موجات فوق صوتية عالية الطاقة. يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة لعلاج السوائل مثل الخلط ، مستحلب ، تفريق وإزالة التخثر أو الطحن. عندما يتم سونيكاتيد السائل في كثافة عالية، والموجات الصوتية تنتشر في المتوسط السائل يسبب دورات بالتناوب من الضغط العالي (ضغط) وانخفاض الضغط (انعكاس) بمعدل يعتمد على التردد. الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة في دورات الضغط المنخفض خلق فقاعات فراغ صغيرة أو الفراغات في السائل. عندما تصل الفقاعات إلى حجم حيث لا يمكنها امتصاص الطاقة ، فإنها تنهار بعنف في دورة الضغط العالي. وتسمى هذه الظاهرة التجويف.

جهاز التشتت بالموجات فوق الصوتية ينقل الاهتزازات عالية التردد في السائل، وتطبيق هذا الإجهاد الميكانيكي يمكن فصل التجمعات من جزيئات الجرافين. عند سونيكاتيينج السوائل، والموجات الصوتية تنتشر في الوسط السائل يسبب دورات بالتناوب من الضغط العالي (ضغط) وانخفاض الضغط (انعكاس). التجويف بالموجات فوق الصوتية في السوائل النتائج في الطائرات السائلة عالية السرعة تصل إلى 1000 كم / ساعة (حوالي 600 ميل في الساعة). هذه الطائرة يضغط السائل في الضغط العالي بين الجسيمات ويفصل الجرافين عن بعضها البعض. يتم تسريع الجسيمات الصغيرة مع النفاثة السائلة وتصطدم بسرعة عالية. تعمل موجة الصدمة عالية الكثافة الناتجة عن الاصطدام عالي السرعة باستمرار على سطح جسم الجرافيت ، وسيعكس الجرافيت ويولد إجهاد الشد. عندما يتم كسر عدد كبير من الفقاعات الدقيقة ، يزداد إجهاد الشد بين رقائق الجرافيت بشكل مستمر ، ويتم تقشير رقائق الجرافين تدريجيا.

02إكسفوليشن وتشتت الجرافين

إذا كان الجرافين هو أن تستخدم كمادة، يجب أولا أن تكون موزعة بشكل موحد في صياغة. بسبب رهاب الماء من الجرافين، فإنه من الصعب الحصول على تشتت الجرافين عالية التركيز دون استقرار المواد الخافرة للطبيعة أو المشتتات.

يمكن تصنيع أغطية النانو الجرافين (GNPs) عن طريق تقشير الجرافيت في المذيبات بواسطة سونيكيشن عالية الطاقة. يمكن عمل الجرافين التقشير بالموجات فوق الصوتية باستخدام البوليمرات الحيوية للحصول على الجرافين القابل للتشتت المائي. يمكن معالجة الجرافين المركب إلى تشتتات مستقرة تعتمد على المياه عن طريق التجويف بالموجات فوق الصوتية. يحدث التكتل بسهولة عندما يتم خلط المواد النانوية الجرافين في السوائل ، ويمكن أن يؤدي التشتت بالموجات فوق الصوتية إلى تفريق الجرافين التكتلي في تعليق مائي وغير مائي ، والذي يمكن أن يخرج الإمكانات الكاملة للمواد النانوية.

أكسيد الجرافين قابل للذوبان في الماء ويمكن تفريقه بسهولة إلى الغروانيات المستقرة. تقشير الموجات فوق الصوتية والتشتت هو وسيلة فعالة جدا وسريعة وفعالة من حيث التكلفة لتجميع وتفريق ووظيفي أكسيد الجرافين على نطاق صناعي. للتحكم في حجم أوراق النانو أكسيد الجرافين (GO)، تلعب طريقة التقشير دورا رئيسيا. نظرا لمعلمات العملية التي يمكن التحكم فيها بدقة ، فإن تقشير الموجات فوق الصوتية هو تقنية delamination الأكثر استخداما لإنتاج الجرافين وأكسيد الجرافين عالي الجودة.

03التقشير بمساعدة المرحلة السائلة

تقشير المرحلة السائلة (LPE) هو طريقة فعالة لقشر رقائق الجرافين. المبدأ الرئيسي هو إضافة أكسيد الجرافيت أو الجرافيت كمادة خام إلى مذيب معين أو السطحي لتحريك التداخل الحراري لتشكيل محلول المعالجة المسبقة الجرافين ، ومن ثم استخدام الموجات فوق الصوتية المنبعثة من جهاز بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة لتقشير الجرافين من سطح الجرافيت. اخرج.

طريقة تقشير المرحلة السائلة

العوامل المؤثرة الرئيسية للتقشير الجرافين بمساعدة الموجات فوق الصوتية هي التجويف بالموجات فوق الصوتية وقوة القص العالية. التجويف في عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية يسبب الجرافيت المنتشرة في المذيبات لسحق وسحقها. يمكن أن تتسبب قوة القص للموجات فوق الصوتية في أن يؤثر المذيب على الطائرات الصغيرة على سطح الجرافيت ، مما يعزز فصل طبقات الجرافيت.

04سومماري

يمكن استخدام أنظمة الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة للتقشير والتشتت وإعداد أكسيد الجرافين والجرافين. المعالجات بالموجات فوق الصوتية موثوق بها والمفاعلات المتقدمة توفير الطاقة اللازمة لمعالجة الجرافين، مع ظروف المعالجة التي تسيطر عليها بدقة التي تسمح لنتائج المعالجة بالموجات فوق الصوتية ليتم ضبطها بدقة إلى الهدف المعالجة المطلوبة.