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RPS-SONO20
Rps-소닉
RPS-SONO20
그래핀 나노판의 20Khz 초음파 분산
그래핀은 독특한 구조로 인해 뛰어난 기계적 특성을 가지며 금속 매트릭스 복합재의 이상적인 강화재로 간주됩니다. 그러나 비표면적이 크기 때문에 항상 덩어리 형태이므로 매트릭스와 결합하기 전에 먼저 분산시켜야 하며 초음파 처리가 가장 효과적인 방법으로 간주됩니다. 본 연구에서는 초음파 시간, 초음파 출력, 용매 종류, 온도 등 팁 초음파 처리 매개변수가 그래핀 나노판(GNP)의 분산 및 구조에 미치는 영향을 연구했습니다. 결과는 초음파 시간 또는 초음파 출력을 증가시키면 GNP의 분산 및 박리 효과를 향상시킬 수 있지만 동시에 C 원자 분포의 단편화 정도와 무질서 정도를 증가시킬 수 있음을 보여줍니다. 온도가 낮고 점도가 낮거나 표면 장력이 높은 용매는 초음파 시간이나 출력을 높이는 것과 유사한 효과를 갖습니다. 그러나 표면장력이 높은 용매인 수돗물의 경우 상대적으로 단편화도가 낮고 GNP의 친수성으로 인해 분산 및 박리 효과가 좋습니다. 그러나 에틸알코올은 우수한 분산 효과 외에도 우수한 휘발성과 GNP 및 매트릭스 합금과의 불활성 반응 특성을 갖기 때문에 더 적합한 용매입니다. GNP는 35°C의 EA 용매에서 960W의 전력으로 4시간 동안 초음파 처리하면 예상된 상태를 얻을 수 있습니다.
초음파 그래핀 분산의 원리
초음파 장비에는 팁(tip) 및 배스 초음파처리기(bath sonicator)의 두 가지 유형이 있습니다. 팁 초음파 처리기의 출력은 항상 욕조 초음파 처리기의 출력보다 높으므로 동일한 조건에서 팁 초음파 처리기는 욕조 초음파 처리기보다 분산에 훨씬 더 효율적입니다. 그러나 대부분의 연구에서는 달성된 그래핀 강화 복합재의 미세 구조와 기계적 특성을 강조합니다. 복합재 제조, 특히 그래핀 분산에 대해서는 일련의 매개변수만 제공되었으며 초음파 분말 및 시간, 점도, 표면 장력 및 용매 온도와 같은 매개변수가 그래핀 분산액에 미치는 자세한 영향은 아직 불분명합니다. 따라서 조사에 사용된 매개변수는 최적이 아닐 수 있으며 그래핀의 불균일한 분포로 인해 복합재의 기계적 특성이 만족스럽지 않습니다. 이전 조사에 따르면 초음파 처리는 GNP 응집체를 분산시킬 수 있지만 동시에 단편화로 이어질 수 있는 것으로 나타났습니다. 단편화는 그래핀의 종횡비를 감소시키고 하중 전달 효율을 감소시켜 강화 역할을 손상시킬 뿐만 아니라 GNP 가장자리에 매달린 결합이 있는 C 원자를 증가시킵니다. 이러한 C 원자는 항상 높은 화학적 활성을 가지며 매트릭스 합금 원소와 쉽게 반응하여 그래핀/매트릭스 계면에서 부서지기 쉬운 탄화물을 형성할 수 있으며 이는 또한 GNP의 강화 역할을 손상시킵니다. 또한 일부 조사에서는 초음파 처리 중에 공극이 형성될 수 있고 그래핀의 구조 무결성이 파괴되어 강화 역할도 감소한다고 제안했습니다. Cheng et al. 탄소나노튜브의 초음파 분산은 증기압, 점도, 표면장력 등 용매의 물리적 특성에 의존한다는 사실을 발견했다. 또한, 용매 온도 상승은 초음파 처리 중에 흔히 발생하는 현상이며, 용매의 증기압은 온도와 밀접한 관계가 있습니다. 즉, 용매 온도도 그래핀의 분산에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 불행히도 이러한 측면에 대한 조사는 없습니다.
그래핀 분산 목적
자연계에는 흑연 물질이 많이 존재하며, 두께 1mm의 흑연에는 약 300만 층의 그래핀이 함유되어 있습니다. 단층 흑연을 그래핀이라 하며, 자유상태에서는 존재하지 않으며, 그래핀이 여러 겹 적층된 흑연 시트 형태로 존재한다. 흑연 시트는 층간 힘이 약하기 때문에 외력에 의해 층층이 박리될 수 있어 탄소 원자 1개 두께의 단층 그래핀을 얻을 수 있다.
매개변수
모델 |
SONO20-1000 |
SONO20-2000 |
SONO15-3000 |
SONO20-3000 |
빈도 |
20±0.5KHz |
20±0.5KHz |
15±0.5KHz |
20±0.5KHz |
힘 |
1000W |
2000W |
3000W |
3000W |
전압 |
220/110V |
220/110V |
220/110V |
220/110V |
온도 |
300℃ |
300℃ |
300℃ |
300℃ |
압력 |
35MPa |
35MPa |
35MPa |
35MPa |
소리의 강도 |
20W/cm² |
40W/cm² |
60W/cm² |
60W/cm² |
최대 용량 |
10L/분 |
15L/분 |
20L/분 |
20L/분 |
팁 헤드 재질 |
티타늄 합금 |
티타늄 합금 |
티타늄 합금 |
티타늄 합금 |
