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Hielschers Ultraschall-Dispergierer werden verwendet, um Graphen in stabile und homogene Graphenlösungen zu dispergieren. Graphenoxid ist das am häufigsten verwendete Graphenmaterial in der Ultraschalltechnik. Weitere Arten von Graphen für die Ultraschalldispersion sind Graphenplättchen, reduziertes Graphenoxid, funktionalisiertes Graphen und Graphit.
Im Folgenden sind weitere Arten von Graphen-Dispersionen aufgeführt:
Graphenoxid:
Graphenoxid (GO) enthält verschiedene sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen. Dazu gehören Hydroxyl-, Carboxyl- und Epoxygruppen. Das Vorhandensein dieser chemischen Gruppen macht Graphenoxid besser löslich in Wasser und anderen Lösungsmitteln. Ultraschallprozessoren können GO in kleinere Partikel zerlegen und stabile Lösungen herstellen. Die Lösung kann dann in Nanoverbundwerkstoffen, Beschichtungen und leitfähigen Materialien verwendet werden.
Reduziertes Graphenoxid:
Ultraschall-produziertes reduziertes Graphenoxid (rGO) hat Eigenschaften, die denen von Graphenoxid ähneln. Es ist jedoch leitfähiger. Das durch Ultraschall erzeugte reduzierte Graphenoxid hat eine geschichtete Struktur und ein hohes Längen-Breiten-Verhältnis. Es wird zu verschiedenen Verbundwerkstoffen geformt. Diese Materialien können in Energiespeichern wie Batterien und Superkondensatoren verwendet werden.
Funktionalisiertes Graphen:
Ultraschallgeräte können Graphen spezifische chemische Gruppen hinzufügen. Dieser Prozess verändert die Dispersionsfähigkeit und die funktionellen Eigenschaften von Graphen. Diese Arten von Graphen können als Nanofüller verwendet werden. Sie können auch in Materialien mit bestimmten Eigenschaften wie Flammschutz, rheologischen Modifikatoren oder antistatischen Eigenschaften verwendet werden.
Graphenplättchen:
Graphenplättchen (GP) bestehen aus wenigen Schichten und haben eine große laterale Ausdehnung. Ultraschallschwingungen werden verwendet, um sie schrittweise in einer Lösung zu dispergieren. Die Dispersion fixiert die Platten, wodurch eine stabile Suspension entsteht. Das Endprodukt kann in Polymer-Nanoverbundwerkstoffen, Farben und Beschichtungen verwendet werden.
Expandiertes Graphenoxid:
Ein Ultraschallmischer kann stabile Graphenoxid-Dispersionen erzeugen. Die Graphenoxidblätter stapeln sich neu und dehnen sich im Lösungsmittel aus. Dies führt zu einem neuen Material, das als expandiertes Graphenoxid (EGO) bekannt ist. EGO ist eine offene 3D-Gitterstruktur mit hoher Porosität. Es hat eine hohe Oberfläche und Zugänglichkeit für Lösungsmittel und Reaktanten. Diese Eigenschaften machen EGO attraktiv für den Einsatz in elektrochemischen Sensoren, Katalysatoren und Filtern.
Die Aufrechterhaltung der Leistung von Ultraschalldispergierern für Graphen ist entscheidend, um die Stabilität der mit dem Dispergierer hergestellten Produkte und die Lebensdauer des Dispergierers selbst zu gewährleisten. Regelmäßige Wartungskontrollen für das Gerät sollten die Überprüfung kritischer Komponenten wie des Ultraschall-Sonde, Generators, Flüssigkeitstanks, Dichtungsbauteile und Kühlsystems umfassen. Darüber hinaus ist die Kalibrierung der Leistungsabgabe des Dispergierers unerlässlich, um sicherzustellen, dass er wie erforderlich funktioniert, um eine stabile Graphen-Dispersion zu erzeugen.
Bei der Prüfung der Wartungsanforderungen des Ultraschalldispergierers ist es wichtig zu wissen, dass die Arbeitsumgebung des Geräts kühl und gut belüftet sein sollte. Außerdem sollten sich Benutzer bei der Kalibrierung der Leistungsabgabe mit der Viskosität des Materials und der gewünschten Ausgabe des Endprodukts vertraut machen, bevor sie den Dispergierer verwenden. Die Arbeit mit hohen Leistungsstufen über längere Zeiträume kann auch zu Beschädigungen der Sonde führen. Daher ist es am besten, mit einer niedrigen Stufe zu beginnen und diese schrittweise zu erhöhen. Stellen Sie sicher, dass der Flüssigkeitstank oder -behälter fest befestigt ist, um Verschüttungen während des Dispergierprozesses zu vermeiden, und dass das zugeführte Material die Oberfläche der Sonde vollständig und gleichmäßig bedeckt.
Bei der Reinigung der Teile des Dispergierers werden nicht scheuernde, weiche Materialien benötigt. Für die Reinigung von filigranen Oberflächen und Teilen, wie z. B. Kühlrippen, ist eine weiche Bürste ideal. Dichtungsbauteile, die angeblich in irgendeiner Weise beschädigt sind, müssen sorgfältig auf Abnutzungserscheinungen oder Risse überprüft werden. Wenn solche festgestellt werden, sollten sie sofort ausgetauscht werden, um Leckageprobleme zu vermeiden. Außerdem erfordert die Reinigung von Biomaterialien oder organischen Substanzen in der Regel Ultraschallreiniger, die angemessen kalibriert sein müssen, um den notwendigen Reinigungsgrad zu erreichen. Beim Transport oder Umsetzen des Geräts sollten immer die Tragegriffe und Haltebügel verwendet werden, damit die Sonden und das Wandlerequipment nicht verrutschen oder in irgendeiner Weise beschädigt werden.
Je empfindlicher und hochwertiger der Ultraschalldispergierer für Graphen ist, desto sorgfältiger muss er gehandhabt und gewartet werden. Wie bereits erwähnt, sind die Ultraschallsonde und die Wandlerelemente zerbrechlich, und Stöße können zu einer verminderten Leistung der Geräte und ihrer Fähigkeit, stabile Graphen-Dispersionen zu erzeugen, führen. Daher ist es wichtig, sich mit der Bedienungsanleitung des Ultraschallmischwerks für Graphen vertraut zu machen. Diese Anleitung zeigt die Gebote und Verbote des Ultraschalldispergierers auf und trägt dazu bei, die Lebensdauer des Produkts zu verlängern und gleichzeitig einen hochwertigen Service zu bieten.
Ultraschall-Graphen-Dispersionen finden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften und Vorteile vielfältige Anwendung in verschiedenen Industrien. Sie werden häufig in der Industrie für leitfähige Tinten und Beschichtungen verwendet, wo Hersteller zunehmend daran interessiert sind, Graphen durch herkömmliche Silber-Nanopartikel zu ersetzen, um die Leistung ihrer Produkte zu verbessern. Ultraschall-Graphen-Dispersionen können verwendet werden, um hochfeste, schlagzähe Verbundwerkstoffe herzustellen. Dazu gehören Luftfahrtbauteile, Karosserieteile von Automobilen, Sportartikel und viele mehr. Solche Verbundwerkstoffe befinden sich noch in der Forschung und Entwicklung, so dass für Käufer noch Raum für Investitionsmöglichkeiten besteht.
In der Elektronikindustrie kann Graphen Silber als eine erschwinglichere und stabilere Alternative ersetzen. Ultraschall-Graphen-Dispersionen ermöglichen die Herstellung von leitfähigen Tinten und Beschichtungen, die für gedruckte Elektronik verwendet werden. Käufer, die nach Produkten suchen, in die sie investieren können, werden feststellen, dass Geräte wie Touchscreen-Displays und flexible gedruckte Schaltungen noch immer funktionale Teile benötigen, die aus Graphen hergestellt sind.
Ultraschall-Graphen-Dispersionen können verwendet werden, um die elektrische Leitfähigkeit, Festigkeit und antibakteriellen Eigenschaften von Kunststoffen zu verbessern. Durch Graphen verstärkte Kunststoffe könnten eine verbesserte Wärmeableitung, mechanische Leistung und Barriereeigenschaften aufweisen. Außerdem wäre der Kunststoff sterilisiert, z. B. Wasserflaschen. Außerdem kann Graphen die Lebensdauer des Kunststoffs verbessern und das Material so effektiver umweltfreundlich machen.
Ultraschall-Graphen-Dispersionen können auch verwendet werden, um Graphen-gefüllte Verbundwerkstoffe herzustellen, bei denen Graphen als Füllstoff dient. In Materialien wie Polymeren verbessert Graphen die thermische und elektrische Leitfähigkeit, Festigkeit und Schlagzähigkeit. Im Hochbau können Graphen-gefüllte Materialien als Isolierungen oder Leiter verwendet werden. Weitere Branchen, in denen Graphen als leitfähiger Füllstoff dient, sind Gummimischungen und Membranhersteller.
Als Flammschutzmittel können Ultraschall-Graphen-Dispersionen die Brandbeständigkeit eines Materials verbessern. Jüngste Studien zeigen, dass die Zugabe von Graphen zu Polymermischungen eine schützende Verkohlungsschicht erzeugt, die die Ausbreitung von Feuer wie z. B. Verbrennung reduziert.
Bei der Auswahl von Graphen für bestimmte Anwendungen ist es wichtig, einige Faktoren zu berücksichtigen. Der erste Schritt bei der Auswahl von Graphen ist die Entscheidung für eine Anwendung. Graphen kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, von der Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Materialien bis hin zur Verwendung als elektrischer Leiter in Elektronikprodukten wie Touchscreens und Solarzellen.
Sobald eine Anwendung festgelegt ist, ist es wichtig, die Art des benötigten Graphens zu berücksichtigen. Wie bereits erwähnt, haben verschiedene Arten von Graphen unterschiedliche Eigenschaften. So besitzt beispielsweise einschichtiges Graphen einzigartige elektronische Eigenschaften, die es für bestimmte Anwendungen, wie z. B. Halbleiter und Touchscreens, geeignet machen. Andere Arten von Graphen, wie z. B. Graphenoxid, können für verschiedene Anwendungen wie Klebstoffe und Verbundwerkstoffe besser geeignet sein.
Auch die Menge an Graphen, die für ein Projekt oder eine Anwendung benötigt wird, muss ermittelt werden. Lieferanten verkaufen Graphen in der Regel in großen Mengen in Kilogramm, und es ist am besten, das Material zu testen, bevor man eine große Menge davon kauft.
Schließlich sollten Sie den Lieferanten berücksichtigen, von dem das Graphen gekauft wird. Spezifische Bedürfnisse wie Vertriebsregion, Zertifizierung, Zulassungen und Kundenbewertungen sollten bei der Auswahl des Lieferanten berücksichtigt werden. So können positive Bewertungen von bestehenden Kunden helfen, zu entscheiden, ob ein Lieferant die beste Wahl ist.
Der Ultraschall-Graphen-Dispergierer ist ein unverzichtbares Werkzeug im Graphenproduktionsprozess, da er beim Zerkleinern von Graphenblättern hilft, um stabile und homogene Dispersionen zu erreichen. Beim Kauf des Ultraschalldispergierers ist es wichtig, die Ultraschallleistung und das Volumenvermögen des Geräts zu bestimmen, da diese Spezifikationen die Dispersionsfähigkeit der Maschine beeinflussen. Berücksichtigen Sie außerdem Faktoren wie Temperaturregelung, Sonden und Hörner sowie die Gesamtmaße und das Gewicht des Geräts, da diese Faktoren auch die Effizienz des Dispergierers beeinflussen.
Zu guter Letzt sollten Sie bei der Auswahl von Ultraschalldispergierern für Graphen den Lieferanten berücksichtigen, von dem die Maschine gekauft wird. Überprüfen Sie die Mindestabnahmemengen, Zahlungsmethoden und Lieferfähigkeit des Lieferanten, um einen reibungslosen Geschäftsablauf zu gewährleisten.
F1: Welche Herausforderungen sind mit der Graphen-Dispersion verbunden?
A1: Eine stabile Graphen-Dispersion zu erreichen kann schwierig sein, da Graphen dazu neigt, sich zu verklumpen. Um dies zu überwinden, müssen Tenside, Lösungsmittel oder Stabilisatoren verwendet werden, was das Endprodukt möglicherweise komplexer macht.
F2: Kann Graphenoxid mit Ultraschall dispergiert werden?
A2: Ja, Graphenoxid kann mithilfe von Ultraschallverfahren dispergiert werden. Die sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen von Graphenoxid machen es im Vergleich zu reinem Graphen leichter in Lösungsmitteln dispergierbar.
F3: Welche zusätzlichen Vorteile kann Ultraschall während der Dispersion von Graphenmaterial bieten?
A3: Neben der Homogenisierung der Dispersion kann die Ultraschallbehandlung auch dazu beitragen, Graphenaggregate abzublättern und zu zerkleinern. Dies führt zu einer stabileren und gleichmäßigeren Dispersion mit verbesserter Qualität des Endprodukts.
F4: Können Ultraschall-Graphen-Dispersionen für die industrielle Produktion hochskaliert werden?
A4: Ja, Ultraschall-Graphen-Dispersionen können für die industrielle Produktion mithilfe von Batch- oder kontinuierlichen Fließsystemen hochskaliert werden. Allerdings ist es wichtig, die Prozessparameter zu optimieren, um die Dispersionsqualität und -stabilität im größeren Maßstab zu erhalten.