Ultragarsinė grafeno dispersija
Pristatykite:
Ultragarsinė grafeno dispersija, taip pat žinoma kaip ultragarsinis grafeno šveitimas, naudoja grafeno oksido mažinimo metodą kartu su ultragarsine vibracija, kad būtų veiksmingai padidintas grafeno oksido tarpsluoksnis. Grafeno oksidas su didesniu tarpsluoksniu ne tik palengvina kitų molekulių, atomų ir tt įterpimą į tarpsluoksnį, kad susidarytų grafeno oksido interkaluotos kompozicinės medžiagos, bet ir lengvai nušveičiamas iki vieno sluoksnio grafeno oksido, taip padėdamas pagrindą tolesniam paruošimui. vieno sluoksnio grafeno.
Principas:
Ultragarsinė grafeno dispersijos įranga naudoja ultragarso kavitacijos efektą, kad išsklaidytų aglomeruotas daleles. Tai apima reikiamos dalelių suspensijos (skysčio) patalpinimą į itin stiprų garso lauką ir apdorojimą atitinkama ultragarso amplitude. Dėl papildomų poveikių, tokių kaip kavitacija, aukšta temperatūra, aukštas slėgis, mikro srovė ir stipri vibracija, atstumas tarp molekulių ir toliau didės, o tai galiausiai sukels molekulių suskaidymą ir vienos molekulės struktūrų susidarymą. Šis produktas ypač efektyvus sklaidant nanomedžiagas, tokias kaip anglies nanovamzdeliai, grafenas, silicio dioksidas ir kt.
Tikslas:
Gamtoje yra daug grafito medžiagų, o 1 milimetro storio grafite yra maždaug 3 milijonai grafeno sluoksnių. Vieno sluoksnio grafitas vadinamas grafenu, kuris neegzistuoja laisvoje būsenoje ir yra sluoksniuotų grafeno lakštų pavidalu. Dėl silpnų grafito lakštų tarpsluoksnių jėgų juos galima nulupti sluoksnis po sluoksnio veikiant išorinėms jėgoms, todėl susidaro vieno sluoksnio grafenas, kurio storis tik vienas anglies atomas.
Įprasti dispersijos metodai ir jų trūkumai:
1. Mikromechaninio pilingo metodas
Nulupkite grafeno lakštus tiesiai nuo didesnių kristalų naudodami juostą ir kartokite šį procesą nuolat.
Dėl trinties tarp medžiagos ir išsiplėtusio ar sugedusio pirolitinio grafito ant masinio grafito paviršiaus susidaro flokuluojantys kristalai, kuriuose yra vienas grafeno sluoksnis.
Trūkumai: grafenas turi mažą derlių, mažą plotą, sunku tiksliai kontroliuoti dydį, mažas efektyvumas ir negali būti paruoštas dideliu mastu.
2. Cheminio nusodinimo garais metodas
Vienos ar kelių dujinių medžiagų, turinčių anglies (paprastai mažai anglies turinčių organinių dujų) įvedimo į vakuuminį reaktorių, anglies turinčių dujų (dažniausiai mažai anglies turinčių organinių dujų) skaidymas ir karbonizavimas aukštoje temperatūroje ir anglies elemento auginimas ant substrato paviršius.
Trūkumai: šešiakampė korio kristalinė grafeno struktūra negali būti visiškai grafitizuota, o jos kokybė nėra tokia gera, kaip naudojant mikrokompiuterinį šveitimo metodą. Didelės sąnaudos ir griežti įrangos reikalavimai riboja didelio masto grafeno paruošimą, o katalizatorių pridėjimas taip pat sumažina grafeno grynumą.
3. Kristalinio epitaksinio orientuoto augimo metodas
Vienas iš būdų yra pašalinti Si kaitinant monokristalinį 6H SiC, taip epitaksiškai augant grafenui SiC kristalų paviršiuje. Grafenas ir Si sluoksnis susiliečia, o šio grafeno laidumą veikia substratas; Kitas būdas yra panaudoti nedidelius anglies kiekius metaliniuose monokristaluose, o atkaitinant aukštoje temperatūroje itin aukštame vakuume, metalo viduje esantis anglies elementas nusodina grafeną ant metalinio monokristalo paviršiaus.
Trūkumai: grafeno plėvelės storis nevienodas, sunkiai valdomas, o susidaręs grafenas tvirtai prilimpa prie pagrindo, todėl jį sunku nulupti, o tai gali turėti įtakos grafeno savybėms. Tuo pačiu metu jis turi augti itin atšiauriomis ultra vakuumo ir aukštos temperatūros sąlygomis, esant dideliems įrangos poreikiams, todėl neįmanoma pasiekti didelio masto ir kontroliuojamo grafeno paruošimo.
4. Oksiduoto grafito redukcijos metodas
Oksiduotas grafenas paprastai gaunamas stiprios rūgšties oksidacijos būdu. Yra trys pagrindiniai oksiduoto grafito paruošimo būdai: Brodie metodas, Staudenmaier metodas ir Hummers metodas. Tarp jų, Hummers metodas reikalauja, kad būtų pridėta ultragarso pagalba grafeno dispersijai.
Savybės: Hummers metodas grafeno dispersijai: Šis metodas yra paprastas, daug laiko reikalaujantis, turi didelį apdorojimo pajėgumą, yra saugus ir neteršiantis, šiuo metu dažniausiai naudojamas metodas.
Ultragarsinės grafeno dispersijos privalumai:
Ultragarsinėje grafeno dispersijos sistemoje grafeno oksidui paruošti naudojamas ultragarsinis Hummers metodas, kuris kaip terpę naudoja skystį ir skysčiui prideda aukšto dažnio ultragarso vibraciją. Kadangi ultragarsas yra mechaninė banga, kurios nesugeria molekulės, sklidimo metu jis sukelia molekulinę vibraciją. Esant kavitacijos efektui, kuris apima papildomus efektus, tokius kaip aukšta temperatūra, aukštas slėgis, mikro srovė ir stipri vibracija, atstumas tarp molekulių didėja dėl vibracijos, o tai galiausiai lemia molekulių suskaidymą. Jis gali efektyviai padidinti oksiduoto grafito tarpsluoksnių tarpus, o padidėjus ultragarso galiai, gaunamas oksiduoto grafito tarpsluoksnių atstumas didėja.
Momentinis ultragarso išskiriamas slėgis suardo van der Waals jėgas tarp grafeno sluoksnių, todėl grafeno agregacija yra mažesnė. Didelis atstumas tarp grafeno oksido sluoksnių ne tik palengvina kitų molekulių, atomų ir tt įterpimą į tarpinį sluoksnį, kad susidarytų grafeno oksido interkaluotos kompozicinės medžiagos, bet ir palengvina išlukštenimą į vieno sluoksnio grafeno oksidą, taip padėdamas pamatą tolesnis vieno sluoksnio grafeno paruošimas.
