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纳通均质机 | 高压均质法剥离石墨烯

发布日期:2023-11-03   浏览次数:248次

1.jpg 石墨烯

最初发现的石墨烯是由单层碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构,可称为本征石墨烯或单碳层石墨烯,它是K.S.Novoselov等通过胶带法制备获得的。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体,二维石墨烯只有一个碳原子厚度的单层碳材料,它是目前最薄的材料,是由类似苯环的六边形的结构连接而成的。各主流百科对石墨烯的定义是:石墨烯是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。简言之,石墨烯的前身为石墨,可以想象石墨由诸多单层碳原子堆叠而成,那么石墨烯则是从石墨材料中剥离出来的单层碳原子材料。



1.jpg 石墨烯剥离难点

       石墨可以看做是石墨烯层状结构通过范德华力相互粘结起来的,层间距大约为0.34 nm。虽然相邻层间的范德华吸引力较弱,但足以使石墨完整剥离成单层石墨烯具有挑战性。为了成功的剥离石墨烯,克服相邻石墨烯层间的范德华吸引力是必要的。




1.jpg 高压均质剥离石墨烯原理

       高压均质剥离法,就是通过高压均质机的剪切力和空化作用来克服相邻石墨烯层间的范德华吸引力。即通过石墨烯层间微米大小的泡沫的增长和破裂而产生的强烈冲击和孔隙液体的压力波动,促使石墨烯得以剥离。浆料流经均质腔体时,因孔径的迅速减小使得流体受到超高剪切力,随后流体在均质腔内部发生强烈碰撞并流出均质腔,加上此过程的强烈碰撞力及压力降带来的空穴效应,在高压条件下,溶液快速地通过均质腔,高速流动的流体突然遇到狭窄的缝隙,压力锐减,出现了很大的压力梯度,产生了巨大的压力降。液体离开缝隙时,压力又会增加。当大量蒸汽气泡随着液体流到压力较高的部位时,蒸汽气泡在高压下迅速破裂,瞬间产生大量空穴,并产生冲击波,使得石墨层之间产生晶面的水平错位和滑移,将石墨片层剥离开来,浆料本身的高速移动带来的是石墨的逐层剥离,在得到少层石墨烯的同时又较好保护了石墨烯晶格的完整性。


1.jpg 表面活性剂辅助高压均质剥离石墨烯

       水是良好的溶剂并且无毒性,为制备生物相容性的石墨烯材料在生物学中广泛应用开辟了道路。遗憾的是水的表面能较高并不能与石墨烯相匹配,选择适当表面活性剂使得表面活性剂水溶液的表面能与石墨烯相匹配,从而有助于剥离石墨,得到稳定的石墨烯分散液。通过使用各种类型的表面活性剂在水溶液中剥离制备石墨烯分散液已经取得了实际效果。Lotya等报道了首次用于表面活性剂水溶液中成功剥离石墨的表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。在石墨烯的的研究过程中,通过选用不同的表面活性剂,在高压均质后,分散液的浓度得到了显著的提高。因此,这种方法扩展了规模化液相剥离石墨烯的应用范围。表面活性剂辅助剥离石墨也可以在有机溶剂中进行,利用高压均质的作用可将石墨烯片直接从石墨表面剥离下来。石墨烯片可稳定地分散在常见的有机溶剂中。


1.jpg 纳通优势
       随着新能源行业的日益增长,研究人员越来越多寻求开发高性能材料,其中材料的分散均匀性问题总是在阻碍这个过程。纳米技术的新突破有助于将新的和更有效的能源应用带入生活,高压均质机能为该领域科研人员和制造商提供纳米化均质分散的技术。高压均质机可以将材料颗粒尺寸减小到亚微米级,以产生稳定的纳米乳液和悬浮液。液滴尺寸的减小和颗粒更均匀的分散,材料的性能将显著增加,可以达到更好的外观,更优越的效果,更少的有机溶剂添加等等,使得产品在竞争激烈的市场中脱颖而出成为可能。
◆极高的剪切冲击力得到更小的粒径分布
◆超细颗粒分散松团恢复原始极小粒径
◆高能量混合,形成均匀分散状态,性能更高
◆微通道高压型结构导致极佳的效果重现性
◆微通道高压型结构可线性放大研发工艺结果



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