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超聲波石墨烯制備「一」-HCSONIC
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出非凡的強度和堅固性，可達到約為1020 GPa，幾乎是鉆石的強度。石墨烯是一些同素異形體的基本結構元素，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載量顯著提高聚合物復合材料的電學，物理，機械和阻隔性能。
石墨烯結構
由于石墨烯的特性，它是一種的材料，因此在生產復合材料、涂料或微電子學的工業中很有前景。GEIM（2009）在以下段落中簡明地描述了石墨烯作為超材料：
“它是宇宙中薄的物質，也是有史以來堅固的物質。其表現出巨大的本征載流子遷移率，具有小的有效質量（為零），可以在室溫下進行微米長距離的傳播而不散射。石墨烯可以維持比銅高6個數量級的電流密度，顯示出創紀錄的熱導率和硬度，不透氣，并能調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，該方程允許在臺式實驗中研究相對論量子現象。
由于這些優異的材料特性，石墨烯是有前途的材料之一，并且是納米材料研究的焦點。由于其優異的材料強度和堅固性，石墨烯是納米科學中有前途的材料。
高功率超聲波
當以高強度超聲處理液體時，傳播到液體介質中的聲波導致產生交替的高壓（壓縮）和低壓（稀疏）循環，其速率取決于頻率。 在低壓循環期間，高強度超聲波在液體中產生小的真空氣泡或空隙。 當氣泡達到不能再吸收能量的體積時，它們在高壓循環期間劇烈塌陷。 這種現象稱為空化現象。 在內爆期間，局部達到非常高的溫度（約5,000K）和壓力（約2,000atm）。 空化氣泡的內爆也導致液體射流速度高達280 m/s。超聲產生的空化引起化學和物理效應，可應用于工藝。
空化誘導聲化學在能量和物質之間提供了*的相互作用，氣泡內的熱點為~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入一系列通常無法進入的化學反應空間，這允許合成各種不同尋常的納米結構材料。
石墨烯分散系統
超聲波制備石墨烯
由于石墨的特殊特性已為人所知，因此開發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生產石墨烯之外，還需要非常強的氧化和還原劑。另外，與從其他方法獲得的石墨烯相比，在這些苛刻的化學條件下制備的石墨烯即使在還原后也經常含有大量缺陷。然而，超聲波是一種經過驗證的替代方法，可以生產大量高質量的石墨烯。研究人員使用超聲波開發的方法略有不同，但一般而言，石墨烯生產只需一步即可完成。
舉一個特定石墨烯生產過程的例子:將石墨加入稀有機酸，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。 通過這種簡單的過程，產生了大量未分散的，高質量的分散在水中的石墨烯。
超聲波石墨烯分散成套設備
功能強大且可靠的超聲波設備，適用于多種應用，如均質化，萃取，納米材料加工或聲化學。