초음파 장비로 그래핀을 제조하는 원리와 과정을 알고 계십니까?

"주강 삼각주 지역의 분산 연삭 장비 기업의 2019 여행"은 그래핀을 준비하기 위해 초음파 장비를 개발 및 사용하고 있었습니다. 그래핀을 박리하는 초음파 방식은 주로 초음파의 캐비테이션 효과에 의한 것으로 이해된다. 액체가 고에너지 초음파의 작용하에 있을 때 액체의 작은 기포는 주기적으로 성장, 수축 및 파열 과정을 겪게 됩니다. 파열에 의해 생성된 충격파는 흑연 표면에 즉시 작용하고 해당 흑연은 압축 응력파를 생성합니다. 압축 응력파의 원리에 따라 압축 응력파가 흑연 표면으로 전파되면 흑연 본체가 반사되어 인장 응력을 생성합니다. 그러므로 셀 수 없이 많은 작은 거품이 터질 때,

그래핀의 초음파 준비 공정은 그림 1에 따라 초음파 구동 전원 공급 장치, 반응기 본체, 초음파 진동기, 재료 주입구 및 재료 펌프를 조립하는 것입니다. 냉각 순환수 주입구는 외부 수원, 냉각 순환수 배출구와 연결됩니다. 외부 배수관과 연결되어 있으며 물질 흐름 조절 밸브, 공급 제어 밸브, 배출 제어 밸브 및 샘플링 포트 제어 밸브가 닫혀 있습니다. 흑연(그림 2:a)을 원료로 사용하여 산화도가 낮은 팽창흑연(그림 b)을 pre-intercalation 후 얻어 일부 유기용매 또는 물에 첨가하여 그래핀 전처리 용액을 형성한다( 그림 c)와 같이; 초음파, 가열 또는 기류의 도움으로 분산이 좋은 그래핀 분산액이 얻어집니다(그림 d 참조). 그 후 분산액을 원심분리기로 분리하거나 필터 프레스로 여과하여 그래핀 칩을 얻는다.


그래핀이 유기 용매의 표면과 일치할 때, 이들의 상호작용은 그래핀 시트를 박리하는 데 필요한 에너지의 균형을 맞출 수 있으며, 초음파 처리를 통해 초음파가 박리력을 제공하여 박리 효과를 발휘합니다. 초음파 시간을 늘리면 그래핀의 수율을 매우 잘 향상시킬 수 있습니다. 초음파 전원 공급 장치의 초음파 출력을 조정하는 것도 그래핀의 박리 효과에 상당한 영향을 미칩니다. 그래핀의 박리 효과는 초음파 파워와 그래핀 층 사이의 반 데르 발스 힘의 일치 정도에 따라 달라집니다. 초음파 출력을 적절하게 높이면 그래핀 표면에 발생하는 인장 응력이 그래핀 층 사이의 반 데르 발스 힘보다 크며 박리 효과도 크게 증가합니다.


실험 연구에 따르면 흑연의 뜨거운 인터칼레이션에 의해 형성된 그래핀 전처리 용액은 초음파 장비의 작용으로 그래핀을 쉽게 벗겨낼 수 있으며 그래핀 라멜라는 기본적으로 10층 이하이다. 그래핀의 초음파 준비 원리는 "초음파 캐비테이션"을 기반으로 하므로 그래핀의 구조적 결함을 일으키지 않고 그래핀의 대규모 생산에 매우 중요한 형태와 성능의 무결성을 보장합니다.