石墨烯介紹

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。 石墨烯的碳原子厚的碳薄片通過(guò)非鍵合相互作用形成石墨，并且具有極大的表面積。石墨烯在其基本水平上表現(xiàn)出非凡的強(qiáng)度和堅(jiān)固性，可達(dá)到約為1020 GPa，幾乎是鉆石的強(qiáng)度。石墨烯是一些同素異形體的基本結(jié)構(gòu)元素，除石墨外，還包括碳納米管和富勒烯。作為添加劑，石墨烯可以極低的負(fù)載量顯著提高聚合物復(fù)合材料的電學(xué)，物理，機(jī)械和阻隔性能。

石墨烯結(jié)構(gòu)

由于石墨烯的特性，它是一種的材料，因此在生產(chǎn)復(fù)合材料、涂料或微電子學(xué)的工業(yè)中很有前景。GEIM（2009）在以下段落中簡(jiǎn)明地描述了石墨烯作為超材料：

“它是宇宙中薄的物質(zhì)，也是有史以來(lái)堅(jiān)固的物質(zhì)。其表現(xiàn)出巨大的本征載流子遷移率，具有小的有效質(zhì)量（為零），可以在室溫下進(jìn)行微米長(zhǎng)距離的傳播而不散射。石墨烯可以維持比銅高6個(gè)數(shù)量級(jí)的電流密度，顯示出創(chuàng)紀(jì)錄的熱導(dǎo)率和硬度，不透氣，并能調(diào)和脆性和延性等相互沖突的特性。石墨烯中的電子傳輸用狄拉克式方程描述，該方程允許在臺(tái)式實(shí)驗(yàn)中研究相對(duì)論量子現(xiàn)象。

由于這些優(yōu)異的材料特性，石墨烯是有前途的材料之一，并且是納米材料研究的焦點(diǎn)。由于其優(yōu)異的材料強(qiáng)度和堅(jiān)固性，石墨烯是納米科學(xué)中有前途的材料。

高功率超聲波

當(dāng)以高強(qiáng)度超聲處理液體時(shí)，傳播到液體介質(zhì)中的聲波導(dǎo)致產(chǎn)生交替的高壓（壓縮）和低壓（稀疏）循環(huán)，其速率取決于頻率。 在低壓循環(huán)期間，高強(qiáng)度超聲波在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙。 當(dāng)氣泡達(dá)到不能再吸收能量的體積時(shí)，它們?cè)诟邏貉h(huán)期間劇烈塌陷。 這種現(xiàn)象稱為空化現(xiàn)象。 在內(nèi)爆期間，局部達(dá)到非常高的溫度（約5,000K）和壓力（約2,000atm）。 空化氣泡的內(nèi)爆也導(dǎo)致液體射流速度高達(dá)280 m/s。超聲產(chǎn)生的空化引起化學(xué)和物理效應(yīng)，可應(yīng)用于工藝。

空化誘導(dǎo)聲化學(xué)在能量和物質(zhì)之間提供了*的相互作用，氣泡內(nèi)的熱點(diǎn)為~5000K，壓力為~1000bar，加熱和冷卻速率大于1010K s-1；這些特殊的條件允許進(jìn)入一系列通常無(wú)法進(jìn)入的化學(xué)反應(yīng)空間，這允許合成各種不同尋常的納米結(jié)構(gòu)材料。

石墨烯分散系統(tǒng)

超聲波制備石墨烯

由于石墨的特殊特性已為人所知，因此開(kāi)發(fā)了幾種石墨制備方法。 除了在多步驟工藝中由氧化石墨烯化學(xué)生產(chǎn)石墨烯之外，還需要非常強(qiáng)的氧化和還原劑。另外，與從其他方法獲得的石墨烯相比，在這些苛刻的化學(xué)條件下制備的石墨烯即使在還原后也經(jīng)常含有大量缺陷。然而，超聲波是一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的替代方法，可以生產(chǎn)大量高質(zhì)量的石墨烯。研究人員使用超聲波開(kāi)發(fā)的方法略有不同，但一般而言，石墨烯生產(chǎn)只需一步即可完成。

舉一個(gè)特定石墨烯生產(chǎn)過(guò)程的例子:將石墨加入稀有機(jī)酸，醇和水的混合物中，然后將混合物暴露于超聲輻射下。該酸起“分子楔”的作用，將石墨烯片與母體石墨分離。 通過(guò)這種簡(jiǎn)單的過(guò)程，產(chǎn)生了大量未分散的，高質(zhì)量的分散在水中的石墨烯。

超聲波石墨烯分散成套設(shè)備

功能強(qiáng)大且可靠的超聲波設(shè)備，適用于多種應(yīng)用，如均質(zhì)化，萃取，納米材料加工或聲化學(xué)。