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一文讓你*搞懂超聲波石墨烯分散設(shè)備

更新時(shí)間:2021-12-17      點(diǎn)擊次數(shù):2444
   超聲波石墨烯分散設(shè)備是利用超聲波的空化作用來分散團(tuán)聚的顆粒。它是將所需處理的顆粒懸浮液(液態(tài))放入聲場(chǎng)中,用適當(dāng)?shù)某曊穹右蕴幚怼T诳栈?yīng),高溫,高壓,微射流,強(qiáng)振動(dòng)等附加效應(yīng)下,分子間的距離會(huì)不斷增加,最終導(dǎo)致分子破碎,形成單分子結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品尤其對(duì)于分散納米材料(如碳納米管、石墨烯、二氧化硅等)有良好效果。
  超聲波石墨烯分散----目的:
  自然界中存在大量的石墨材料,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。單層石墨被稱為石墨烯,在自由狀態(tài)下不存在該物質(zhì),都以多層石墨烯層疊的石墨片的形式存在。由于石墨片的層間作用力較弱,可以通過外力進(jìn)行層層剝離,從而獲得只有一個(gè)碳原子厚度的單層石墨烯。
  超聲波石墨烯分散----優(yōu)勢(shì)
  1、與傳統(tǒng)的一些分散方法相比,超聲波分散是一種有效的分散方法,它的成本更低,并且易于操作和維護(hù)。
  2、能更有效地提高氧化石墨層間距,且隨著超聲波功率的提高,所得到的氧化石墨的層間距呈擴(kuò)大趨勢(shì)。
  3、超聲波瞬間釋放的壓力破壞了石墨烯層與層之間的范德華力,使得石墨烯更加不容易團(tuán)聚在一起。層間距較大的氧化石墨不僅有利于其他分子、原子等插入層間形成氧化石墨插層復(fù)合材料,而且易于被剝離成單層氧化石墨,為進(jìn)一步制備單層石墨烯打下基礎(chǔ)。
  超聲波石墨烯制取設(shè)備的基本原理:
  超聲波設(shè)備的應(yīng)用,主要是在溶劑熱插層法和氧化還原法上,這兩種方法操作較為簡便,而且成本低于其他制備的方法,是目前國內(nèi)大規(guī)模制備納米級(jí)石墨烯粉主要采用的生產(chǎn)方式。由于超聲波在液體中會(huì)產(chǎn)生空化作用,形成微射流、振動(dòng)等物理現(xiàn)象,微觀上,在液體中對(duì)懸浮顆粒起到一種高速攪拌、破碎、分離、分散的作用。簡單的講,就是超聲波在制備石墨烯的溶液中,能起到反應(yīng)加速和催化的作用。
  在溶劑熱插層法中,將石墨粉末和插層劑按一定比例,在有機(jī)溶劑中均勻混合,再利用超聲波水浴進(jìn)行一定時(shí)間的剝離,然后對(duì)其作離心分離處理,通過微孔濾膜過濾后,就能得到石墨烯材料。
  氧化還原的方法,是將氧化石墨粉末加入到去離子水中,通過超聲波振蕩,得到氧化石墨烯在去離子水中的氧化石墨烯分散液,在分散液中通過加入咖啡酸粉末,還原反應(yīng)后得到石墨烯溶液,也是通過微孔濾膜過濾收集,并真空干燥,后得到石墨烯。
  石墨烯超聲波分散機(jī)組成部分:
  1.超音波振動(dòng)源(驅(qū)動(dòng)電源):把50-60Hz的市電轉(zhuǎn)化為高功率的高頻率(15kHz—100kHz)電源,提供給換能器。
  2.換能器把高頻率電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)能。
  3.變幅桿:聯(lián)接并固定換能器與工具頭,將換能器之振幅放大后傳送到工具頭。
  4.工具頭(導(dǎo)入桿):把機(jī)械能和壓力傳至工作物,同時(shí)也有振幅放大的功能
  石墨烯分散設(shè)備超聲設(shè)備在石墨烯制備中的作用:目前制備石墨烯的方式主要是機(jī)械剝離法跟氧化還原法,這兩種方式成本不高,所以青睞。在這兩種制造工藝中均會(huì)用到超聲設(shè)備。其原理就是因?yàn)樵谝后w環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生空化反應(yīng)。空化反應(yīng)指的是在液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動(dòng),當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)發(fā)生的生長和崩潰的動(dòng)力學(xué)過程。在這一過程中會(huì)形成一個(gè)微射流,振動(dòng)等物理現(xiàn)象。就是這一物理現(xiàn)象來剝離石墨烯。
  超聲波石墨烯分散設(shè)備可用于石墨烯,油墨涂料等分散,均質(zhì)化處理;石油乳化;萃取加工;細(xì)胞,壓載水破碎,處理;化工原料加速反應(yīng)等方面。
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