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納通均質機 | 高壓均質法剝離石墨烯

發布日期:2023-11-03   瀏覽次數:208次

1.jpg 石墨烯

最初發現的石墨烯是由單層碳六元環組成的二維周期蜂窩狀點陣結構,可稱為本征石墨烯或單碳層石墨烯,它是K.S.Novoselov等通過膠帶法制備獲得的。石墨烯是一種由碳原子緊密堆積構成的二維晶體,二維石墨烯只有一個碳原子厚度的單層碳材料,它是目前最薄的材料,是由類似苯環的六邊形的結構連接而成的。各主流百科對石墨烯的定義是:石墨烯是由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。簡言之,石墨烯的前身為石墨,可以想象石墨由諸多單層碳原子堆疊而成,那么石墨烯則是從石墨材料中剝離出來的單層碳原子材料。



1.jpg 石墨烯剝離難點

       石墨可以看做是石墨烯層狀結構通過范德華力相互粘結起來的,層間距大約為0.34 nm。雖然相鄰層間的范德華吸引力較弱,但足以使石墨完整剝離成單層石墨烯具有挑戰性。為了成功的剝離石墨烯,克服相鄰石墨烯層間的范德華吸引力是必要的。




1.jpg 高壓均質剝離石墨烯原理

       高壓均質剝離法,就是通過高壓均質機的剪切力和空化作用來克服相鄰石墨烯層間的范德華吸引力。即通過石墨烯層間微米大小的泡沫的增長和破裂而產生的強烈沖擊和孔隙液體的壓力波動,促使石墨烯得以剝離。漿料流經均質腔體時,因孔徑的迅速減小使得流體受到超高剪切力,隨后流體在均質腔內部發生強烈碰撞并流出均質腔,加上此過程的強烈碰撞力及壓力降帶來的空穴效應,在高壓條件下,溶液快速地通過均質腔,高速流動的流體突然遇到狹窄的縫隙,壓力銳減,出現了很大的壓力梯度,產生了巨大的壓力降。液體離開縫隙時,壓力又會增加。當大量蒸汽氣泡隨著液體流到壓力較高的部位時,蒸汽氣泡在高壓下迅速破裂,瞬間產生大量空穴,并產生沖擊波,使得石墨層之間產生晶面的水平錯位和滑移,將石墨片層剝離開來,漿料本身的高速移動帶來的是石墨的逐層剝離,在得到少層石墨烯的同時又較好保護了石墨烯晶格的完整性。


1.jpg 表面活性劑輔助高壓均質剝離石墨烯

       水是良好的溶劑并且無毒性,為制備生物相容性的石墨烯材料在生物學中廣泛應用開辟了道路。遺憾的是水的表面能較高并不能與石墨烯相匹配,選擇適當表面活性劑使得表面活性劑水溶液的表面能與石墨烯相匹配,從而有助于剝離石墨,得到穩定的石墨烯分散液。通過使用各種類型的表面活性劑在水溶液中剝離制備石墨烯分散液已經取得了實際效果。Lotya等報道了首次用于表面活性劑水溶液中成功剝離石墨的表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)。在石墨烯的的研究過程中,通過選用不同的表面活性劑,在高壓均質后,分散液的濃度得到了顯著的提高。因此,這種方法擴展了規?;合鄤冸x石墨烯的應用范圍。表面活性劑輔助剝離石墨也可以在有機溶劑中進行,利用高壓均質的作用可將石墨烯片直接從石墨表面剝離下來。石墨烯片可穩定地分散在常見的有機溶劑中。


1.jpg 納通優勢
       隨著新能源行業的日益增長,研究人員越來越多尋求開發高性能材料,其中材料的分散均勻性問題總是在阻礙這個過程。納米技術的新突破有助于將新的和更有效的能源應用帶入生活,高壓均質機能為該領域科研人員和制造商提供納米化均質分散的技術。高壓均質機可以將材料顆粒尺寸減小到亞微米級,以產生穩定的納米乳液和懸浮液。液滴尺寸的減小和顆粒更均勻的分散,材料的性能將顯著增加,可以達到更好的外觀,更優越的效果,更少的有機溶劑添加等等,使得產品在競爭激烈的市場中脫穎而出成為可能。
◆極高的剪切沖擊力得到更小的粒徑分布
◆超細顆粒分散松團恢復原始極小粒徑
◆高能量混合,形成均勻分散狀態,性能更高
◆微通道高壓型結構導致極佳的效果重現性
◆微通道高壓型結構可線性放大研發工藝結果



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