अल्ट्रासोनिक ग्राफीन फैलाव एक्सफोलिएशन

परिचय देना:

अल्ट्रासोनिक ग्राफीन फैलाव, जिसे अल्ट्रासोनिक ग्राफीन एक्सफोलिएशन के रूप में भी जाना जाता है, ऑक्सीडाइज्ड ग्रेफाइट को कम करने की विधि का उपयोग करता है और इसे ऑक्सीकृत ग्रेफाइट के इंटरलेयर रिक्ति को प्रभावी ढंग से बढ़ाने के लिए अल्ट्रासोनिक कंपन के साथ जोड़ता है। बड़े इंटरलेयर रिक्ति के साथ ऑक्सीकृत ग्रेफाइट न केवल अन्य अणुओं, परमाणुओं, आदि के लिए फायदेमंद है, इंटरलेयर में ऑक्सीकरण करने वाले ग्रेफाइट इंटरकलेशन कम्पोजिट सामग्री बनाने के लिए सम्मिलित करने के लिए, लेकिन एकल-परत ऑक्सीकृत ग्रेफाइट में एक्सफोलिट किया जाना आसान है, जो एकल-लेयर ग्राफीन की आगे की तैयारी के लिए नींव रखता है।

सिद्धांत:

अल्ट्रासोनिक ग्राफीन फैलाव उपकरण अल्ट्रासाउंड के गुहिकायन प्रभाव का उपयोग करता है और कणों को एकत्र करने के लिए। यह कण निलंबन (तरल) को रखने के लिए है जिसे एक सुपर मजबूत ध्वनि क्षेत्र में संसाधित करने की आवश्यकता है और इसे उचित अल्ट्रासोनिक आयाम के साथ इलाज किया जाता है। कैविटेशन, उच्च तापमान, उच्च दबाव, माइक्रोजेट और मजबूत कंपन जैसे अतिरिक्त प्रभावों के तहत, अणुओं के बीच की दूरी में वृद्धि जारी रहेगी, अंततः आणविक विखंडन और एकल-अणु संरचनाओं के गठन के लिए अग्रणी। इस उत्पाद का कार्बन नैनोट्यूब, ग्राफीन, सिलिका, आदि जैसे नैनोमैटेरियल्स को फैलाने पर विशेष रूप से अच्छा प्रभाव पड़ता है।

उद्देश्य:

प्रकृति में बड़ी संख्या में ग्रेफाइट सामग्री होती है, और 1 मिलीमीटर की मोटाई के साथ ग्रेफाइट में लगभग 3 मिलियन परतें होती हैं। सिंगल लेयर ग्रेफाइट को ग्राफीन कहा जाता है, जो इसकी स्वतंत्र स्थिति में मौजूद नहीं है और स्तरित ग्राफीन शीट के रूप में मौजूद है। ग्रेफाइट शीट के कमजोर इंटरलेयर बलों के कारण, परत से परत को बाहरी बलों के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एकल-परत ग्राफीन केवल एक कार्बन परमाणु की मोटाई के साथ होती है।

सामान्य फैलाव के तरीके और उनकी कमियां:

1। माइक्रो मैकेनिकल पीलिंग विधि

बड़े क्रिस्टल से ग्राफीन के गुच्छे को सीधे छीलने के लिए टेप का उपयोग करें, और इस प्रक्रिया को लगातार दोहराएं।

एक सामग्री के बीच घर्षण और विस्तारित या दोष ने पायरोलाइटिक ग्रेफाइट को पेश किया, जो बल्क ग्रेफाइट की सतह पर क्रिस्टल की तरह फ्लेक के गठन में होता है, जिसमें ग्राफीन की एक ही परत होती है।

नुकसान:ग्राफीन में कम उत्पादन उपज, छोटा क्षेत्र है, आकार, कम दक्षता को सही ढंग से नियंत्रित करना मुश्किल है, और बड़े पैमाने पर तैयार नहीं किया जा सकता है।

2। रासायनिक वाष्प जमाव विधि

सब्सट्रेट सतह पर एक कार्बन तत्व को विकसित करने के लिए उच्च तापमान पर उच्च तापमान पर उच्च तापमान पर कार्बन युक्त गैस (आमतौर पर कम कार्बन कार्बनिक गैस) में कार्बन रिएक्टर में कार्बन (आमतौर पर कम-कार्बन कार्बनिक गैस) युक्त एक या अधिक गैसीय पदार्थों को पेश करने की प्रक्रिया।

नुकसान:ग्राफीन के हेक्सागोनल हनीकॉम्ब क्रिस्टल संरचना को पूरी तरह से ग्राफिटाइज़ नहीं किया जा सकता है, और इसकी गुणवत्ता माइक्रो कंप्यूटर एक्सफोलिएशन विधि के रूप में अच्छी नहीं है। उच्च लागत और सख्त उपकरण की आवश्यकताएं इसकी बड़े पैमाने पर ग्राफीन की तैयारी को सीमित करती हैं, और ग्राफीन की शुद्धता को कम करने के लिए उत्प्रेरक को जोड़ा जाना चाहिए।

3। क्रिस्टल एपिटैक्सियल ओरिएंटेशन ग्रोथ विधि

एक विधि एकल क्रिस्टल 6h sic को गर्म करके SI को हटाने के लिए है, जिससे Sic क्रिस्टल की सतह पर एपिटैक्स रूप से बढ़ते ग्राफीन हैं। ग्राफीन एसआई परत के संपर्क में है, और इस ग्राफीन की चालकता सब्सट्रेट से प्रभावित होती है; एक अन्य विधि धातु एकल क्रिस्टल में ट्रेस कार्बन घटक का उपयोग करना है, और अल्ट्रा-हाई वैक्यूम के तहत उच्च तापमान के माध्यम से, धातु के अंदर कार्बन तत्व धातु एकल क्रिस्टल की सतह पर ग्राफीन को अवक्षेपित करता है।

नुकसान:ग्राफीन फिल्म की मोटाई असमान और नियंत्रित करने में मुश्किल है, और उत्पन्न ग्राफीन को सब्सट्रेट का कसकर पालन किया जाता है और छीलने में मुश्किल होता है, जो ग्राफीन की विशेषताओं को प्रभावित करेगा। इसके साथ ही, इसे अल्ट्रा वैक्यूम और उच्च तापमान की स्थिति के तहत बढ़ने की आवश्यकता है, जो बेहद मांग कर रहे हैं और उच्च उपकरणों की आवश्यकता होती है, जिससे ग्राफीन की बड़े पैमाने पर और नियंत्रणीय तैयारी प्राप्त करना असंभव हो जाता है।

4। ग्रेफाइट ऑक्साइड कमी विधि

ग्राफीन ऑक्साइड आमतौर पर मजबूत एसिड के साथ ग्रेफाइट को ऑक्सीकरण करके प्राप्त किया जाता है। ऑक्सीकृत ग्रेफाइट तैयार करने के लिए तीन मुख्य तरीके हैं: ब्रॉडी विधि, स्ट्यूडेनमियर विधि, और हम्मर्स विधि। उनमें से, हम्मर्स विधि को ग्राफीन फैलाव के लिए अल्ट्रासाउंड सहायता के अलावा की आवश्यकता होती है।

विशेषताएँ:ग्राफीन फैलाव के लिए हम्मर्स विधि: विधि सरल है, समय लेने वाली, एक बड़ी प्रसंस्करण क्षमता है, सुरक्षित और प्रदूषण-मुक्त है, और वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

अल्ट्रासोनिक ग्राफीन फैलाव के लाभ:

अल्ट्रासोनिक ग्राफीन फैलाव प्रणाली ऑक्सीकृत ग्राफीन तैयार करने के लिए अल्ट्रासोनिक असिस्टेड हम्मर्स विधि का उपयोग करती है, जो एक माध्यम के रूप में तरल का उपयोग करती है और तरल में उच्च-आवृत्ति अल्ट्रासोनिक कंपन जोड़ती है। अल्ट्रासाउंड एक यांत्रिक तरंग होने के कारण जो अणुओं द्वारा अवशोषित नहीं होता है, यह प्रसार के दौरान अणुओं की कंपन गति का कारण बनता है। गुहिकायन प्रभाव के तहत, जो उच्च तापमान, उच्च दबाव, माइक्रोजेट और मजबूत कंपन जैसे अतिरिक्त प्रभावों को संदर्भित करता है, कंपन के कारण अणुओं के बीच औसत दूरी बढ़ जाती है, अंततः आणविक विखंडन के लिए अग्रणी। यह प्रभावी रूप से ऑक्सीकृत ग्रेफाइट के इंटरलेयर स्पेसिंग को बढ़ा सकता है, और अल्ट्रासोनिक पावर की वृद्धि के साथ, प्राप्त ऑक्सीकृत ग्रेफाइट के इंटरलेयर रिक्ति का विस्तार होता है।

अल्ट्रासाउंड द्वारा जारी किए गए दबाव ने ग्राफीन परतों के बीच वैन डेर वाल्स बलों को तोड़ दिया, जिससे ग्राफीन के लिए एक साथ एकत्र होने की संभावना कम हो जाती है। बड़े इंटरलेयर रिक्ति के साथ ग्राफीन ऑक्साइड न केवल अन्य अणुओं, परमाणुओं, आदि के लिए फायदेमंद है, इंटरलेयर में डालने के लिए ग्राफीन ऑक्साइड इंटरक्लेशन कम्पोजिट सामग्री बनाने के लिए, लेकिन एकल-परत ग्राफीन ऑक्साइड में छीलने के लिए भी आसान है, जो एकल-लेयर ग्राफीन की आगे की तैयारी के लिए नींव रखता है।