超音波装置でグラフェンを作製する原理とプロセスを知っていますか?

「2019 珠江デルタ地域の分散型粉砕機器企業の旅行」では、グラフェンを調製するための超音波機器を開発および使用していました。グラフェンを超音波で剥離する方法は、主に超音波のキャビテーション効果によるものであることがわかっています。液体が高エネルギー超音波の作用下にある場合、液体中の小さな気泡は定期的に成長、収縮、破裂のプロセスを経ます。破裂によって発生した衝撃波はすぐにグラファイトの表面に作用し、対応するグラファイトは圧縮応力波を発生させます。圧縮応力波の原理によると、圧縮応力波がグラファイトの表面に伝播すると、グラファイト本体は反射して引張応力を生成します。だから無数の小さな泡が割れる時、

グラフェンの超音波調製のプロセスは、図 1 に従って、超音波駆動電源、リアクター本体、超音波振動子、材料入口、および材料ポンプを組み立てることです。冷却循環水の入口は、外部の水源、冷却循環水の出口に接続されています。外部放水管に接続し、原料流量調整弁、給水調整弁、排出調整弁、採水口調整弁を閉じます。グラファイト (図 2: a に示すように) を原料として使用し、低酸化度の膨張グラファイト (図 b に示すように) をプレインターカレーション後に取得し、有機溶媒または水に加えてグラフェン前処理溶液を形成します (図 c) に示すように; 超音波、加熱、または気流の助けを借りて、分散が良好なグラフェン分散が得られます（図dに示すように）。その後、分散液を遠心分離またはフィルタープレスでろ過し、グラフェンチップを得る。


グラフェンが有機溶媒の表面と一致すると、それらの相互作用により、グラフェンシートを剥がすのに必要なエネルギーのバランスをとることができ、超音波処理により、超音波が剥がす力を提供して剥離効果を発揮します。超音波時間を増やすと、グラフェンの収率が非常によく向上します。超音波電源の超音波出力を調整することも、グラフェンの剥離効果に大きな影響を与えます。グラフェンの剥離効果は、グラフェン層間の超音波パワーとファンデルワールス力の一致度に依存します。超音波出力が適切に増加すると、グラフェンの表面に発生する引張応力はグラフェン層間のファンデルワールス力よりも大きくなり、剥離効果も大幅に増加します。


実験的研究により、グラファイトのホットインターカレーションによって形成されたグラフェン前処理溶液は、超音波装置の作用でグラフェンを簡単に剥がすことができ、グラフェンラメラは基本的に10層未満であることがわかりました。グラフェンの超音波調製原理は「超音波キャビテーション」に基づいているため、グラフェンの構造欠陥を引き起こさず、グラフェンの大規模生産にとって非常に重要な形態と性能の完全性を保証します。