超聲波石墨烯分散機(jī)打破石墨烯發(fā)展中的瓶頸
更新時(shí)間：2021-12-20 點(diǎn)擊次數(shù)：2900
超聲波石墨烯分散機(jī)的核心內(nèi)容是如何解決粒子的團(tuán)聚問題。石墨烯由于表面惰性導(dǎo)致其與很多物質(zhì)不溶且分散性差，要得到單個(gè)分散的粒子非常困難，如何使粒子均勻地分散到基體中去是石墨烯分散技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。
石墨烯分散的目的是為了實(shí)現(xiàn)互不相溶的分散，必須強(qiáng)力粉碎并混合其粒子，這意味著新表面的形成必須克服表面張力的阻力來實(shí)現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，團(tuán)聚問題已成為石墨烯繼續(xù)發(fā)展的瓶頸，因此提高石墨烯分散性已經(jīng)成為提高產(chǎn)品（材料）質(zhì)量、性能和工藝效率*的技術(shù)方法。
石墨烯由于表面惰性導(dǎo)致其與很多物質(zhì)不溶且分散性差，如何解決石墨烯發(fā)展中的瓶頸問題有兩種思路：一是低成本高質(zhì)量石墨烯原料的規(guī)模化生產(chǎn)；二是石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用。近兩年石墨烯進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段，產(chǎn)業(yè)鏈上下游互動(dòng)至關(guān)重要，我們必須面向用戶進(jìn)行二次開發(fā)，去解決分散和成型等共性技術(shù)難題，讓石墨烯更接“地氣”。
石墨烯粉體的粒度細(xì)微、比表面積大、表面能高、表面原子數(shù)增多及原子配位不足等特性，使得這些表面原子具有很高的活性，極不穩(wěn)定，很容易團(tuán)聚形成帶有若干鏈接接口的尺寸較大的團(tuán)聚體。粉體的團(tuán)聚一般分為軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚。團(tuán)聚體的形成使得納米顆粒不能以單一的顆粒均勻分散，不能發(fā)揮其應(yīng)有的納米特性，對(duì)納米粉體的應(yīng)用性能產(chǎn)生十分不利的影響。
當(dāng)石墨烯與有機(jī)溶劑表面相匹配時(shí)，它們的相互作用可以平衡剝離石墨烯薄片之間所需要的能量，再通過超聲處理，超聲波提供剝離作用力，起到剝離效果，增加超聲時(shí)間可以很好地提高石墨烯產(chǎn)率。調(diào)節(jié)超聲波電源的超聲功率同樣對(duì)石墨烯剝離效果有明顯影響，石墨烯的剝離效果取決于超聲功率與石墨烯層間范德華力的匹配程度，當(dāng)適當(dāng)增加超聲功率，石墨烯表面產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于石墨烯層間的范德華力，剝離效果也會(huì)明顯增加。
超聲輔助法
在超聲石墨烯分散體系中，采用超聲輔助Hummers法制備氧化石墨烯。由于超聲波是一種機(jī)械波，不被分子吸收，在傳播過程中引起分子振動(dòng)。在空化效應(yīng)下，即在高溫、高壓、微射流和強(qiáng)振動(dòng)的附加作用下，分子間的平均距離因振動(dòng)而增加，從而導(dǎo)致分子破碎。隨著超聲功率的增加，氧化石墨層間距增加。
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