Connaissez-vous le principe et le processus de préparation du graphène par un équipement à ultrasons ?

"2019 Travel of Dispersed Grinding Equipment Enterprises in the Pearl River Delta Region" développait et utilisait un équipement à ultrasons pour préparer le graphène. Il est entendu que la méthode par ultrasons pour décoller le graphène est principalement due à l'effet de cavitation des ultrasons. Lorsque le liquide est sous l'action d'ultrasons à haute énergie, les minuscules bulles du liquide subiront périodiquement le processus de croissance, de contraction et de rupture. L'onde de choc générée par la rupture agira immédiatement sur la surface du graphite, et le graphite correspondant générera une onde de contrainte de compression. Selon le principe de l'onde de contrainte de compression, lorsque l'onde de contrainte de compression se propage à la surface du graphite, le corps en graphite réfléchit et produit une contrainte de traction. Par conséquent, lorsque d'innombrables petites bulles éclatent,

Le processus de préparation par ultrasons du graphène consiste à assembler l'alimentation électrique de l'entraînement à ultrasons, le corps du réacteur, le vibrateur à ultrasons, l'entrée de matériau et la pompe à matériau selon la figure 1. L'entrée d'eau de circulation de refroidissement est connectée à la source d'eau externe, la sortie d'eau de circulation de refroidissement est connecté au tuyau de sortie d'eau externe, et la vanne de régulation du débit de matériau, la vanne de contrôle d'alimentation, la vanne de contrôle de décharge et la vanne de contrôle du port d'échantillonnage sont fermées. En utilisant du graphite (comme illustré à la figure 2 : a) comme matière première, le graphite expansé à faible degré d'oxydation (comme illustré à la figure b) est obtenu après pré-intercalation et ajouté à un solvant organique ou à de l'eau pour former une solution de prétraitement de graphène ( comme le montre la figure c); Avec l'aide d'ultrasons, de chauffage ou de flux d'air, une dispersion de graphène avec une bonne dispersion est obtenue (comme le montre la Fig. d); Ensuite, la dispersion est séparée par centrifugeuse ou filtrée par filtre-presse pour obtenir des copeaux de graphène.


Lorsque le graphène est associé à la surface du solvant organique, leur interaction peut équilibrer l'énergie nécessaire pour décoller les feuilles de graphène, puis grâce au traitement par ultrasons, les ultrasons fournissent la force de décollement pour jouer un effet de décapage. L'augmentation de la durée des ultrasons peut très bien améliorer le rendement en graphène. Le réglage de la puissance ultrasonique de l'alimentation ultrasonique a également un impact significatif sur l'effet de pelage du graphène. L'effet de pelage du graphène dépend du degré d'appariement de la puissance ultrasonore et de la force de van der Waals entre les couches de graphène. Lorsque la puissance ultrasonique est correctement augmentée, la contrainte de traction générée à la surface du graphène est supérieure à la force de van der Waals entre les couches de graphène, et l'effet de pelage augmentera également de manière significative.


L'étude expérimentale a révélé que la solution de prétraitement de graphène formée par l'intercalation à chaud du graphite peut facilement décoller le graphène sous l'action d'un équipement à ultrasons, et la lamelle de graphène est essentiellement inférieure à 10 couches. Comme le principe de préparation par ultrasons du graphène est basé sur la "cavitation ultrasonique", il ne causera pas de défauts structurels du graphène et assurera son intégrité de morphologie et de performance, ce qui est d'une grande importance pour la production à grande échelle de graphène.