Ultragarsinė grafeno dispersija
Ultragarso grafeno dispersija
Grafenas yra plona ir kieta dvimatė medžiaga pasaulyje, sudaryta iš vieno anglies atomų sluoksnio. Jo labai geras stiprumas, lankstumas, elektrinis laidumas, šilumos laidumas ir optinės savybės vaidina svarbų vaidmenį įvairiose srityse. Natūralioje būsenoje nėra vieno sluoksnio grafeno. Medžiaga paprastai egzistuoja kaip trimatis grafitas. Labai svarbu iš grafito išgauti vieno sluoksnio grafeną.
Ultragarso grafeno dispersija taip pat vadinama ultragarso grafeno eksfoliacija. Grafito oksido mažinimo metodas ir ultragarso vibracija gali veiksmingai padidinti grafito oksido sluoksnio tarpus. Grafito oksidas su didesniais sluoksnių tarpais ne tik padeda įterpti kitas molekules, atomus ir t. t. Tarp sluoksnių grafito oksidui sudaryti Intercalation kompozicinę medžiagą lengva išstumti į vieno sluoksnio grafito oksidą, kuris padeda pagrindą tolesniam vieno sluoksnio grafeno paruošimui.
Ultragarso dispersijos principas
Ultragarso grafeno dispersija yra ultragarso kavitacijos naudojimas aglomeruotoms dalelėms išsklaidyti. Tai yra įdėti dalelių suspensiją (skystį), kuri turi būti apdorojama į itin stiprų garso lauką, ir apdoroti jį atitinkama ultragarso amplitude. Esant papildomam kavitacijos poveikiui, aukštai temperatūrai, aukštam slėgiui, mikro purkštukams, stipriai vibracijai ir tt, atstumas tarp molekulių nuolat didės, o tai galiausiai sukels molekulių lūžį ir sudarys vieną molekulinę struktūrą. Šis produktas ypač veiksmingas nanomedžiagoms (pvz., anglies nanovamzdelių, grafeno, silicio dioksido ir kt.) išsklaidyti.
Gamtoje yra daug grafito medžiagų, o 1 mm storio grafitas turi apie 3 milijonus grafeno sluoksnių. Vieno sluoksnio grafitas vadinamas grafenu, kuris neegzistuoja laisvoje būsenoje, ir jis egzistuoja grafito lakštų, laminuotų keliais grafeno sluoksniais, pavidalu. Kadangi grafito lakšto tarpsluoksnė jėga yra silpna, ji gali būti išplauta sluoksniu išorine jėga, taip gaunant vieno sluoksnio grafeną, kurio storis yra tik vienas anglies atomas.
Dažniausiai naudojami dispersijos metodai
1. Mikromechaninis lupimo metodas
Naudokite juostą, kad tiesiogiai nuluptumėte grafeno dribsnius iš didesnių kristalų ir pakartokite procesą.
Kai medžiaga trinamas pirolitiniu grafitu, kuris išplėtė arba įvedė defektus, biriojo grafito paviršiuje gaminami dribsniai panašūs kristalai, o dribsnius primenantys kristalai turi vieno sluoksnio grafeno.
Trūkumai: Grafenas turi mažą derlių, mažą plotą, sunkiai kontroliuojamą dydį, mažą efektyvumą ir negali būti paruoštas dideliu mastu.
2. Cheminių garų nusodinimo metodas
Į vakuuminį reaktorių patenka viena ar daugiau anglies turinčių dujinių medžiagų (paprastai mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių organinių dujų), o anglies turinčios dujos suskaidomos ir karbonizuojamos (paprastai mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios organinės dujos) aukštoje temperatūroje. Anglies elemento auginimo procesas.
Trūkumai: Grafeno šešiakampio korio kristalų struktūra negali būti visiškai grafitizuota, o kokybė nėra tokia gera kaip mikrokompiuterių eksfoliacijos metodas. Didelės kainos ir griežti įrangos reikalavimai riboja didelio masto grafeno gamybą, o katalizatorių pridėjimas sumažina grafeno grynumą.
3. Kristalų epitaksinės orientacijos augimo metodas
Vienas iš jų yra pašalinti Si kaitinant vieną kristalą 6H-SiC, taip epitaksiškai augant grafenui ant SiC kristalo paviršiaus. Grafenas liečiasi su Si sluoksniu, o substratas veikia šio grafeno laidumą; kitas yra naudoti pėdsakų anglies komponentas metalo vieno kristalo, per aukštos temperatūros atkaitinimo pagal itin didelis vakuumas, anglies elementas metale yra ant metalo vieno kristalo grafeno paviršiaus yra nusodinamas.
Trūkumai: Grafeno plėvelės storis yra netolygus ir sunkiai kontroliuojamas. Gautas grafenas yra tvirtai prilipęs prie pagrindo ir sunkiai nulupamas, o tai turės įtakos grafeno savybėms. Tuo pačiu metu jis turi augti itin vakuuminėmis ir aukštos temperatūros sąlygomis. Sąlygos yra labai sudėtingos, o įrangos reikalavimai yra aukšti. Negalima pasiekti didelio masto ir valdomo grafeno paruošimo.
4. Grafito oksido redukcijos metodas
Grafeno oksidas paprastai gaunamas oksiduojant grafitą stipria rūgštimi. Yra trys pagrindiniai grafito oksido paruošimo metodai: Brodie metodas, Staudenmaier metodas ir Hummers metodas. Tarp jų Hummers metodo grafeno dispersija reikalauja ultragarso pagalbos.
Savybės: Hummers metodas grafeno dispersija: paprastas metodas, trumpas daug laiko, didelis perdirbimo pajėgumas, saugus ir be taršos, jis yra plačiai naudojamas šiuo metu.
5. Ultragarsinis pagalbinis metodas
Ultragarso grafeno dispersijos sistema naudoja ultragarso padeda Hummers metodas parengti grafeno oksido, kuris naudoja skystį kaip terpė ir prideda aukšto dažnio ultragarso vibracija į skystį. Kadangi ultragarsas yra mechaninė banga, jis nėra absorbuojamas molekulėmis ir sukelia molekulių vibraciją sklidimo metu. Pagal kavitacijos efektą, ty atstumą tarp molekulių esant papildomam aukštos temperatūros, aukšto slėgio, mikro purkštukų, stiprios vibracijos ir tt poveikiui, vidutinis atstumas tarp molekulių padidėja dėl vibracijos, kuri galiausiai sukelia molekulių susiskaidymą. Grafito oksido sluoksnio tarpai gali būti padidinti efektyviau, o padidinus ultragarso galią, gautas grafito oksido sluoksnio tarpas linkęs plėstis.
Momentinis slėgis, kurį sukelia ultragarsas, sunaikina van der Waals jėgą tarp grafeno sluoksnių, todėl grafenui sunkiau aglomeruotis kartu. Grafito oksidas su dideliu tarpsluoksniu yra ne tik naudingas grafito oksido interkalacijos kompozicinių medžiagų susidarymui įterpiant kitas molekules, atomus ir tt, bet ir lengvai šveičiamas į vieno sluoksnio grafito oksidą, klojant pagrindą tolesniam vieno sluoksnio grafeno paruošimui.
Ultragarso dispersijos įranga gali būti naudojama grafeno, rašalo dangų ir tt dispersija, homogenizavimo gydymas; naftos emulsija; Kinų medicinos ekstrahavimo apdorojimas; ląstelių, balasto vandens smulkinimas, dezinfekavimo apdorojimas; chemines žaliavas, kad pagreitintų reakciją ir pan.
