• نانو ورقه های گرافن تک و دو لایه را می توان به سرعت از طریق لایه برداری اولتراسونیک (تابش فراصوت) با توان بالا و با هزینه کم تولید کرد.
  • به منظور بدست آوردن گرافن قابل پخش در آب، گرافن لایه برداری شده با فراصوت را می توان با بیوپلیمرها عامل‌دار کرد.
  • با استفاده از حفره سازی اولتراسونیک (کویتاسیون)، گرافن سنتز شده می تواند در محلول پایه آب پراکنده شود.

لایه برداری (ورقه ورقه کردن) التراسونیک از گرافن با کیفیت بالا

تابش التراسونیک، روشی مطمئن برای تولید لایه های گرافن (گرافن تک ، دو و چند لایه) از پوسته های گرافیت یا ذرات گرافیت است. در حالی که سایر روش های معمول لایه برداری مانند آسیاب های توپی و رولی یا میکسرهایی با برش بالا(high shear mixer) با کیفیت پایین و استفاده از معرف ها و حلال های تهاجمی مرتبط هستند، روش لایه برداری اولتراسونیک (تابش فراصوت) با خروجی با کیفیت بالا، ظرفیت فرآیند بالا و شرایط پردازش ملایم انجام می شود. حفره سازی اولتراسونیک (کویتاسیون) نیروهای برشی شدیدی ایجاد می کند، که لایه های گرافیت انباشته شده را به دو لایه، گرافن بدون نقص جدا می کند.

لایه های گرافن قابل پخش (دیسپرس) در آب

ورق های گرافن در شرایط عادی، به سختی در آب پراکنده می شود و هنگامی که در محیط آبی پراکنده می شود، کلوخه می شوند. از آنجا که سیستم های آبی دارای مزایایی قابل توجه همچون، ارزان بودن، غیر سمی بودن، سازگار با محیط زیست بودن را دارند، بنابراین سیستم های گرافن که بر پایه آب هستند، برای تولید کنندگان گرافن و صنایع پایین دستی بسیار جذاب هستند.

به منظور بدست آوردن نانو ورقه های گرافن قابل پخش در آب، گرافن لایه برداری شده با التراسونیک با پلی ساکاریدها / بیوپلیمرها مانند پولولان ، کیتوزان ، آلژینات ، ژلاتین یا صمغ عربی اصلاح می شود.

 مزایای استفاده از تابش فراصوت:

1. سنتز گرافن با کیفیت بالا

2. بازده بالا

3. پراکندگی بر پایه آب (دیسپرس در آب)

4. غلظت زیاد

5. روند سریع

6. ارزان

7. توان بالا

8. دوستدار محیط زیست

روش لایه برداری مستقیم گرافیت

 پولولان[1] غیر یونی و آلژینات آنیونی (1.0 گرم) به طور جداگانه در 20 میلی لیتر آب مقطر (DI) حل شد، در حالی که کیتوزان کاتیونی (0.4 گرم) در 20 میلی لیتر آب مقطر دیونیزه با 1 درصد وزنی اسید استیک حل شد. پودر گرافیت در محلول های بیوپلیمر آبی پراکنده شد و با استفاده از مولد اولتراسونیک حداکثر قدرت 200 وات، فرکانس 24 کیلو هرتز ،) مجهز به نوک پروب تیتانیوم ) در دامنه 50% و سیکل زمانی 0.5 ثانیه برای 30 دقیقه تحت تابش قرار گرفت. پس از آن ، مخلوط ها در 1500 دور در دقیقه به مدت 60 دقیقه سانتریفیوژ شدند تا ذرات گرافیت بدون لایه را از بین ببرند و سپس 5 بار شستشو داده و دوباره در 5000 دور در دقیقه به مدت 20 دقیقه سانتریفیوژ کردند تا بیوپلیمرهای اضافی از بین بروند. محلولهای خاکستری تیره حاصل در دمای 40 درجه سانتیگراد در خلا خشک شدند تا اینکه رطوبت به طور کامل از بین رفت. پودر پلیمرهای گرافن در هر 3 نمونه دو مرتبه در آب دیسپرس شد تا به بررسی خواص لیه گرافن بپردازند. از سه سیستم ، پولولان و کیتوزان در لایه برداری گرافیت موثرتر از آلژینات بودند. این روش باعث ایجاد ورقه های گرافن لایه لایه مونو ، دو و چند لایه با فقط نقص جانبی (لبه) کم می شود. جذب بیوپلیمرها در سطح گرافن یک پایداری طولانی مدت (بیش از 6 ماه) از پراکندگی آبی را فراهم می کند

 سیستم های التراسونیک (مولد های فراصوت) قدرتمند (شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن)) در لایه برداری و پراکندگی گرافیت و گرافن به طور  موفق استفاده می شوند. دستگاه های پخش کننده التراسونیک ما از واحدهای تولیدی آزمایشگاهی، نیمه صنعتی و صنعتی به طور کامل در ایران تولید می شوند. علاوه بر استحکام، عملکرد 24 ساعته در 7 روز هفته و تعمیر و نگهداری کم والبته سریع توسط پرسنل کارآمد (شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن))  منجر به توجه پژوهشگران به این شرکت شده است.

دستگاه های پروب التراسونیک (التراسونیک هموزنایزر) شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) سهولت پردازش بالا و مقیاس پذیری خطی ساخته می شود. فرایندها را می توان به راحتی در آزمایشگاه آزمایش و بهینه کرد. پس از آن، تمام نتایج فرآیند را می توان کاملاً خطی تا سطح تولید تجاری مقیاس بندی کرد. این باعث می شود فراصوت یک روش تولید موثر و کارآمد برای حجم بالای ورق های گرافن با کیفیت بالا باشد. پردازنده های اولتراسونیک (تابش فراصوت) صنعتی می توانند توان های بسیار بالایی ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی و بصورت مداوم اجرا کرد. برای دامنه های حتی بالاتر ، پروب  اولتراسونیک (تابش فراصوت) سفارشی در دسترس است. راکتورهای اولتراسوند (مافوق صوت) قابلیت تولید قابل اعتماد و ایمن انبوه صفحات نانو گرافن با کیفیت بالا را تضمین می کنند. هموژنایزرهای فراصوت (شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن)) با قدرت بالا برای هر مقیاس فرآیندی – از آزمایشگاه تا تولید در دسترس هستند. مقاومت تجهیزات اولتراسونیک (تابش فراصوت) شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) امکان کار 24/7 در کارهای سنگین و در محیط های سخت را فراهم می کند.

ما خوشحال خواهیم شد که یک سیستم اولتراسونیک (تابش فراصوت) با نیازهای شما ارائه دهیم.

دانستنیهای جالب درباره گرافن

گرافن یک لایه از اتمهای کربن پیوند خورده با sp 2 است. گرافن ویژگی منحصر به فردی همچون یک منطقه فوق العاده ای بزرگ سطح خاص (2620 متر مربع در هر گرم) ارائه می دهد. خواص مکانیکی برتر با مدول یانگ یک تراپاسکال و قدرت ذاتی 130 گیگاپاسکال، رسانایی الکترونیکی بسیار بالا ، هدایت حرارتی بسیار بالا از مهمترین خواص آن است. از گرافن به دلیل خاصیت های برتر خود، به شدت در تولید باتری های با کارایی بالا، سلول های سوختی، سلول های خورشیدی، ابر خازن، انبارهای هیدروژن، سپرهای الکترومغناطیسی و دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود. علاوه بر این، گرافن در بسیاری از نانوکامپوزیت ها و مواد کامپوزیتی به عنوان افزودنی تقویت کننده استفاده می شود، به عنوان مثال در پلیمرها، سرامیک ها و ماتریس های فلزی. گرافن به دلیل رسانایی بالا ، جز مهمی از رنگها و جوهرهای رسانا است. تهیه سریع و ایمن گرافن بدون نقص در حجم زیاد با هزینه های کم به کمک تابش التراسونیک،  امکان گسترش کاربرد گرافن در صنایع بیشتر و بیشتر را فراهم می کند.


[1] pullulan