تقشير تشتت الجرافين بالموجات فوق الصوتية

يقدم:

يستخدم تشتت الجرافين بالموجات فوق الصوتية ، والمعروف أيضًا باسم تقشير الجرافين بالموجات فوق الصوتية ، طريقة تقليل الجرافيت المؤكسد ويجمعه مع الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية لزيادة التباعد البيني للطبقة البينية بشكل فعال. لا يعتبر الجرافيت المؤكسد ذو التباعد البيني الأكبر مفيدًا للجزيئات الأخرى ، والذرات ، وما إلى ذلك ، لإدراجها في الطبقة البينية لتشكيل مواد مركبة مركبة من الجرافيت المؤكسدة ، ولكن أيضًا من السهل أن يتم تقشيرها في الجرافيت المؤكسد للطبقة المفردة ، مما يضع الأساس لمزيد من التحضير للجرافين المفرد.

مبدأ:

تستخدم معدات تشتت الجرافين بالموجات فوق الصوتية تأثير التجويف للموجات فوق الصوتية لتفريق الجسيمات الكلية. هو وضع تعليق الجسيمات (السائل) الذي يجب معالجته في حقل صوت قوي للغاية ومعالجته بسعة بالموجات فوق الصوتية المناسبة. في ظل تأثيرات إضافية مثل التجويف ودرجة الحرارة العالية والضغط العالي والميكرويتر والاهتزاز القوي ، ستستمر المسافة بين الجزيئات في الزيادة ، مما يؤدي في النهاية إلى تجزئة الجزيئية وتشكيل هياكل الجزيئات الواحدة. هذا المنتج له تأثير جيد بشكل خاص على تشتت المواد النانوية مثل الأنابيب النانوية الكربونية ، الجرافين ، السيليكا ، إلخ.

موضوعي:

هناك عدد كبير من مواد الجرافيت في الطبيعة ، ويحتوي الجرافيت بسمك 1 ملليمتر على حوالي 3 ملايين طبقة من الجرافين. يُطلق على الجرافيت ذو الطبقة الفردية الجرافين ، والذي لا يوجد في حالته الحرة ويوجد في شكل صفائح الجرافين ذات الطبقات. نظرًا لقوى الطبقة البينية الضعيفة لألواح الجرافيت ، يمكن تحقيق طبقة من الطبقة من خلال القوى الخارجية ، مما يؤدي إلى الجرافين أحادي الطبقة بسمك واحد فقط من ذرة الكربون.

طرق التشتت الشائعة وعيوبها:

1. طريقة التقشير الميكانيكية الصغيرة

استخدم الشريط لتقطيع رقائق الجرافين مباشرة من بلورات أكبر ، وكرر هذه العملية بشكل مستمر.

يؤدي الاحتكاك بين المادة والموسعة أو العيب إلى إدخال الجرافيت الحراري في تكوين تقشر مثل البلورات على سطح الجرافيت السائبة ، والتي تحتوي على طبقة واحدة من الجرافين.

عيوب:يحتوي الجرافين على انخفاض إنتاجية الإنتاج ، ومساحة صغيرة ، وصعوبة للتحكم بدقة في حجم ، وكفاءة منخفضة ، ولا يمكن تحضيرها على نطاق واسع.

2. طريقة ترسيب البخار الكيميائي

عملية إدخال مواد غازية واحدة أو أكثر التي تحتوي على الكربون (عادة ما يكون غازًا عضويًا منخفض الكربون) في مفاعل فراغ ، وتحلل الكربون الذي يحتوي على الغاز (عادةً غاز عضوي منخفض الكربون) في درجة حرارة عالية لزراعة عنصر الكربون على سطح الركيزة.

عيوب:لا يمكن رسم بنية بلورية قرص العسل السداسية للجرافين بالكامل ، وجودته ليست جيدة مثل طريقة تقشير الحواسيب الصغيرة. تحد متطلبات التكلفة المرتفعة والمعدات الصارمة من إعدادها على نطاق واسع للجرافين ، ويجب إضافة المحفزات للحد من نقاء الجرافين.

3. طريقة نمو الاتجاه الفوقي البلوري

تتمثل إحدى الطرق في إزالة SI عن طريق تسخين Crystal 6H SIC المفردة ، وبالتالي الجرافين النمو الفصح على سطح بلورة كذا. الجرافين على اتصال مع طبقة SI ، وتتأثر الموصلية لهذا الجرافين بالركيزة ؛ هناك طريقة أخرى تتمثل في الاستفادة من مكون الكربون التتبع في البلورات المعدنية المفردة ، ومن خلال الصلب عالي الحرارة تحت فراغ عالي العالي ، يترسب عنصر الكربون داخل الجرافين المعدني على سطح البلورة المعدنية المفردة.

عيوب:سماكة فيلم الجرافين غير متكافئ ويصعب التحكم فيها ، ويتم الالتزام بالجرافين المولدة بإحكام على الركيزة ويصعب تقشيره ، مما سيؤثر على خصائص الجرافين. في نفس الوقت ، يجب أن تنمو في ظل ظروف الفراغ الفائقة ودرجة الحرارة المرتفعة ، والتي تتطلبها للغاية وتتطلب معدات عالية ، مما يجعل من المستحيل تحقيق إعداد الجرافين على نطاق واسع ويمكن التحكم فيه.

4. طريقة تقليل أكسيد الجرافيت

يتم الحصول على أكسيد الجرافين عمومًا عن طريق أكسدة الجرافيت مع حمض قوي. هناك ثلاث طرق رئيسية لإعداد الجرافيت المؤكسد: طريقة Brodie وطريقة Staudenmaier وطريقة Hummers. من بينها ، تتطلب طريقة Hummers إضافة مساعدة الموجات فوق الصوتية لتشتت الجرافين.

صفات:طريقة Hummers لتشتت الجرافين: هذه الطريقة بسيطة ، تستغرق وقتًا طويلاً ، ولديها قدرة معالجة كبيرة ، وهي آمنة وخالية من التلوث ، وهي حاليًا الأكثر استخدامًا.

مزايا تشتت الجرافين بالموجات فوق الصوتية:

يستخدم نظام تشتت الجرافين بالموجات فوق الصوتية طريقة Hummers بمساعدة الموجات فوق الصوتية لإعداد الجرافين المؤكسد ، والذي يستخدم السائل كوسيط ويضيف اهتزازًا بالموجات فوق الصوتية عالية التردد إلى السائل. نظرًا لأن الموجات فوق الصوتية تكون موجة ميكانيكية لا تمتصها الجزيئات ، فإنها تسبب حركة اهتزازية للجزيئات أثناء الانتشار. تحت تأثير التجويف ، الذي يشير إلى تأثيرات إضافية مثل ارتفاع درجة الحرارة ، والضغط العالي ، والميكرونة ، والاهتزاز القوي ، يزداد متوسط ​​المسافة بين الجزيئات بسبب الاهتزاز ، مما يؤدي في النهاية إلى تجزئة الجزيئية. يمكن أن يزيد بشكل فعال من تباعد الطبقة البينية للجرافيت المؤكسد ، ومع زيادة الطاقة بالموجات فوق الصوتية ، يميل التباعد البيني للجرافيت المؤكسد الذي تم الحصول عليه إلى التوسع.

يكسر الضغط الذي تم إطلاقه على الفور بواسطة الموجات فوق الصوتية قوى Van der Waals بين طبقات الجرافين ، مما يجعل من المرجح أن يجمع الجرافين معًا. لا يعد أكسيد الجرافين ذو التباعد البيني الأكبر مفيدًا للجزيئات الأخرى والذرات وما إلى ذلك لإدراجها في الطبقة البينية لتشكيل مواد مركبة من أكسيد الجرافين ، ولكن أيضًا من السهل أن يتم تقشيرها في أكسيد الجرافين أحادي الطبقة ، مما يضع الأساس لمزيد من التحضير للجرافين المجلس المفرد.