Ultraskaņas grafēna dispersija

 

Iepazīstināt:

Ultraskaņas grafēna dispersija, kas pazīstama arī kā ultraskaņas grafēna pīlings, izmanto grafēna oksīda samazināšanas metodi kopā ar ultraskaņas vibrāciju, lai efektīvi palielinātu grafēna oksīda starpslāņus. Grafēna oksīds ar lielāku atstarpi starp slāņiem ne tikai atvieglo citu molekulu, atomu utt. ievietošanu starpslānī, veidojot ar grafēna oksīdu interkalētus kompozītmateriālus, bet arī ir viegli nolobāms viena slāņa grafēna oksīdā, liekot pamatu turpmākai sagatavošanai. no viena slāņa grafēna.

 

 

Princips:

Ultraskaņas grafēna dispersijas iekārta izmanto ultraskaņas kavitācijas efektu, lai izkliedētu aglomerētas daļiņas. Tas ietver nepieciešamās daļiņu suspensijas (šķidruma) ievietošanu īpaši spēcīgā skaņas laukā un apstrādi ar atbilstošu ultraskaņas amplitūdu. Papildu efektu, piemēram, kavitācijas, augstas temperatūras, augsta spiediena, mikrostrūklas un spēcīgas vibrācijas ietekmē attālums starp molekulām turpinās palielināties, galu galā izraisot molekulāro sadrumstalotību un vienas molekulas struktūru veidošanos. Šis produkts ir īpaši efektīvs tādu nanomateriālu izkliedēšanai kā oglekļa nanocaurules, grafēns, silīcija dioksīds utt.

 

 

Mērķis:

Dabā ir liels skaits grafīta materiālu, un grafīts ar 1 milimetra biezumu satur aptuveni 3 miljonus grafēna slāņu. Viena slāņa grafītu sauc par grafēnu, kas neeksistē brīvā stāvoklī un pastāv slāņainu grafēna lokšņu veidā. Pateicoties grafīta lokšņu vājajiem starpslāņu spēkiem, tās var slāni pa slānim nolobīt, iedarbojoties ārējiem spēkiem, kā rezultātā veidojas viena slāņa grafēns ar tikai viena oglekļa atoma biezumu.

 

 

Izplatītākās dispersijas metodes un to trūkumi:

 

1. Mikro mehāniskā pīlinga metode

Noņemiet grafēna loksnes tieši no lielākiem kristāliem, izmantojot lenti, un atkārtojiet šo procesu nepārtraukti.

Berzes starp materiālu un izpūstu vai bojātu pirolītisko grafītu izraisa flokulentu kristālu veidošanos uz lielapjoma grafīta virsmas, kas satur vienu grafēna slāni.

Trūkumi: Grafēnam ir zema ražība, mazs laukums, grūtības precīzi kontrolēt izmēru, zema efektivitāte, un to nevar sagatavot lielā mērogā.

2. Ķīmiskās tvaiku pārklāšanas metode

Process, kurā vakuuma reaktorā ievada vienu vai vairākas gāzveida vielas, kas satur oglekli (parasti organisko gāzi ar zemu oglekļa saturu), sadala un karbonizē oglekli saturošu gāzi (parasti organisko gāzi ar zemu oglekļa saturu) augstā temperatūrā un oglekļa elementa audzēšanu uz reaktora. substrāta virsma.

Trūkumi: grafēna sešstūra šūnveida kristāla struktūru nevar pilnībā grafitizēt, un tās kvalitāte nav tik laba kā mikrodatora pīlinga metodei. Augstās izmaksas un stingrās aprīkojuma prasības ierobežo grafēna liela mēroga sagatavošanu, un katalizatoru pievienošana samazina arī grafēna tīrību.

3. Kristālu epitaksiāli orientēta augšanas metode

Viena no metodēm ir noņemt Si, karsējot monokristālu 6H SiC, tādējādi epitaksiski augot grafēnu uz SiC kristālu virsmas. Grafēns un Si slānis saskaras, un šī grafēna vadītspēju ietekmē substrāts; Vēl viena pieeja ir izmantot nelielu daudzumu oglekļa metāla monokristālos, un, izmantojot augstas temperatūras atkausēšanu īpaši augstā vakuumā, oglekļa elements metāla iekšpusē nogulsnē grafēnu uz metāla monokristāla virsmas.

Trūkumi: Grafēna plēves biezums ir nevienmērīgs, grūti kontrolējams, un radītais grafēns ir cieši pielipis pamatnei, apgrūtinot tā nolobīšanu, kas var ietekmēt grafēna īpašības. Tajā pašā laikā tai ir jāaug ārkārtīgi skarbos ultravakuuma un augstas temperatūras apstākļos ar augstām aprīkojuma prasībām, kas padara neiespējamu liela mēroga un kontrolējamu grafēna sagatavošanu.

4. Oksidētā grafīta reducēšanas metode

Oksidētu grafēnu parasti iegūst, oksidējot grafītu ar spēcīgu skābi. Ir trīs galvenās oksidētā grafīta sagatavošanas metodes: Brodija metode, Štaudenmaiera metode un Hummera metode. Tostarp Hummers metode prasa pievienot ultraskaņas palīdzību grafēna izkliedēšanai.

Funkcijas: Hummers metode grafēna izkliedēšanai: metode ir vienkārša, laikietilpīga, tai ir liela apstrādes jauda, ​​tā ir droša un bez piesārņojuma, un pašlaik tā ir visbiežāk izmantotā metode.

 

 

Ultraskaņas grafēna dispersijas priekšrocības:

 

Ultraskaņas grafēna dispersijas sistēma izmanto ultraskaņas palīdzību Hummers metodi, lai sagatavotu grafēna oksīdu, kas izmanto šķidrumu kā barotni un pievieno šķidrumam augstas frekvences ultraskaņas vibrāciju. Tā kā ultraskaņa ir mehānisks vilnis, ko molekulas neuzsūc, tā izplatīšanās laikā izraisa molekulārās vibrācijas. Kavitācijas efekta ietekmē, kas ietver papildu efektus, piemēram, augstu temperatūru, augstu spiedienu, mikrostrūklu un spēcīgu vibrāciju, attālums starp molekulām palielinās vibrācijas dēļ, kas galu galā noved pie molekulārās sadrumstalotības. Tas var efektīvi palielināt oksidētā grafīta starpslāņu atstatumu, un, palielinoties ultraskaņas jaudai, iegūtais oksidētā grafīta starpslāņu attālums uzrāda pieaugošu tendenci.

Ultraskaņas izdalītais momentānais spiediens izjauc van der Vālsa spēkus starp grafēna slāņiem, mazinot grafēna agregācijas iespējamību. Liels grafēna oksīda atstatums starp slāņiem ne tikai atvieglo citu molekulu, atomu utt. ievietošanu starpslānī, veidojot ar grafēna oksīdu interkalētus kompozītmateriālus, bet arī atvieglo to nolobīšanu viena slāņa grafēna oksīdā, liekot pamatu viena slāņa grafēna turpmāka sagatavošana.