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RPS-SONO20
Rps-sonico
RPS-SONO20
Dispersione ultrasonica a 20 Khz di nanopiastrine di grafene
Il grafene ha proprietà meccaniche eccezionali grazie alla sua struttura unica ed è considerato un rinforzo ideale dei compositi a matrice metallica. Tuttavia, è sempre sotto forma di agglomerato a causa della sua ampia superficie specifica e, quindi, deve essere prima disperso prima di combinarsi con una matrice e il trattamento ad ultrasuoni è considerato il modo più efficace. In questo lavoro sono stati studiati gli effetti dei parametri del trattamento ultrasonico della punta, come il tempo ultrasonico, la potenza ultrasonica, il tipo di solvente e la sua temperatura, sulla dispersione e la struttura delle nanopiastrine di grafene (GNP). I risultati mostrano che l'aumento del tempo ultrasonico o della potenza ultrasonica può migliorare gli effetti di dispersione ed esfoliazione dei PNL, ma anche aumentare contemporaneamente il grado di frammentazione e il grado di disordine della distribuzione dell'atomo di C. I solventi a bassa temperatura, bassa viscosità o elevata tensione superficiale hanno effetti simili a quelli dell'aumento del tempo o della potenza degli ultrasuoni. Tuttavia, per l'acqua del rubinetto, un solvente ad alta tensione superficiale, ha un grado di frammentazione relativamente basso e buoni effetti di dispersione ed esfoliazione dovuti all'idrofilia dei PNL. Tuttavia, l'alcol etilico è un solvente più adatto perché ha eccellenti caratteristiche di volatilità e di reazione inerte con GNP e leghe della matrice oltre a un buon effetto di dispersione. I GNP possono raggiungere lo stato atteso quando vengono trattati ad ultrasuoni per 4 ore con una potenza di 960 W in solvente EA a 35 ° C.
Principio della dispersione del grafene ad ultrasuoni
Esistono due tipi di apparecchiature ad ultrasuoni, punta e sonicatore da bagno. La potenza del sonicatore a punta è sempre superiore a quella del sonicatore a bagno e, quindi, il sonicatore a punta è molto più efficiente per la dispersione rispetto al sonicatore a bagno nelle stesse condizioni. Tuttavia, la maggior parte delle indagini enfatizza la microstruttura e le proprietà meccaniche dei compositi rinforzati con grafene ottenuti. Per quanto riguarda la fabbricazione dei compositi, in particolare per la dispersione del grafene, è stata fornita solo una serie di parametri e gli effetti dettagliati di parametri come la polvere ultrasonica e il tempo, la viscosità, la tensione superficiale e la temperatura dei solventi sulla dispersione del grafene, non sono ancora chiari. Pertanto, i parametri utilizzati nella loro indagine potrebbero non essere ottimali e le proprietà meccaniche dei compositi sono insoddisfacenti a causa della risultante distribuzione disomogenea del grafene. Precedenti indagini hanno indicato che il trattamento ad ultrasuoni potrebbe disperdere gli agglomerati del PNL, ma contemporaneamente portarli alla frammentazione. La frammentazione non solo riduce le proporzioni del grafene e diminuisce la sua efficienza di trasferimento del carico, compromettendo quindi il suo ruolo di rafforzamento, ma aumenta anche gli atomi di C con legami pendenti ai margini dei PNL; tali atomi di C hanno sempre un’elevata attività chimica e possono facilmente reagire con elementi di lega della matrice per formare carburi fragili all’interfaccia grafene/matrice, il che compromette anche il ruolo di rafforzamento dei PNL. Inoltre, alcune indagini hanno suggerito che potrebbero formarsi posti vacanti durante il trattamento ad ultrasuoni e che l'integrità della struttura del grafene verrebbe quindi distrutta, riducendo così anche il ruolo di rafforzamento. Cheng et al. hanno scoperto che la dispersione ultrasonica dei nanotubi di carbonio dipendeva dalle proprietà fisiche del solvente come pressione di vapore, viscosità e tensione superficiale. Inoltre, l'aumento della temperatura del solvente è un fenomeno comune durante il trattamento ad ultrasuoni e la pressione del vapore di un solvente ha una stretta relazione con la sua temperatura, ovvero anche la temperatura del solvente può influenzare la dispersione del grafene. Tuttavia, purtroppo, non esistono indagini su questi aspetti.
Scopo della dispersione del grafene
In natura esistono molti materiali di grafite e la grafite con uno spessore di 1 mm contiene circa 3 milioni di strati di grafene. La grafite a strato singolo è chiamata grafene, che non esiste allo stato libero ed esiste sotto forma di fogli di grafite laminati con più strati di grafene. Poiché la forza interstrato del foglio di grafite è debole, può essere esfoliato strato per strato mediante forza esterna, ottenendo così un grafene a strato singolo con uno spessore di un solo atomo di carbonio.
Parametro
Modello |
SONO20-1000 |
SONO20-2000 |
SONO15-3000 |
SONO20-3000 |
Frequenza |
20±0,5 KHz |
20±0,5 KHz |
15±0,5 KHz |
20±0,5 KHz |
Energia |
1000 W |
2000 W |
3000 W |
3000 W |
Voltaggio |
220/110 V |
220/110 V |
220/110 V |
220/110 V |
Temperatura |
300 ℃ |
300 ℃ |
300 ℃ |
300 ℃ |
Pressione |
35MPa |
35MPa |
35MPa |
35MPa |
Intensità del suono |
20 W/cm² |
40 W/cm² |
60 W/cm² |
60 W/cm² |
Capacità massima |
10 l/min |
15 l/min |
20 l/min |
20 l/min |
Materiale della testa della punta |
Lega di titanio |
Lega di titanio |
Lega di titanio |
Lega di titanio |
