使用基于振动的声流体效应器进行液相石墨烯脱皮
Yu Liu1, Zhaorui Wen1, Ziyu Huang1
1Joint Key Laboratory of the Ministry of Education, Institute of Applied Physics and Materials Engineering, University of Macau, Avenida da Universidade, Taipa, Macau 999078, China.
Micromachines
|September 28, 2023
概括
这项研究介绍了一种新的微流体超声波装置,通过液相脱皮 (LPE) 实现高效的石墨烯生产. 这种具有成本效益的设备可以降低功耗,从而实现可扩展和经济的石墨烯制造.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 液相脱皮 (LPE) 是工业石墨烯生产的一个关键方法.
- 传统的LPE超声波受高能耗和低效率的影响.
- 这限制了LPE在石墨烯合成中的工业应用.
研究的目的:
- 引入一种新的,具有成本效益的微流体超声波装置用于石墨烯生产.
- 为了显著降低功耗,提高LPE工艺的效率.
- 为了证明该设备具有可扩展和经济的石墨烯制造能力.
主要方法:
- 一个微流体超声波装置是通过将毛细血管与声器连接而设计的.
- 通过将电信号应用于毛细血管,产生了声波流和化.
- 石墨烯脱皮是在N,N-二甲基形式胺 (DMF) + NaOH系统中进行的.
- 扫描电子显微镜 (SEM) 和拉曼光谱法用于表征.
主要成果:
- 该装置产生了强大的剪切力,促进了石墨烯的剥皮.
- 从石墨中成功地剥离了石墨烯板 (100纳米,<10纳米厚度).
- 增加的I2D/IG比率证实了更薄的石墨烯板的形成.
- 该设备展示了适用于小批量和大规模生产的多功能性.
结论:
- 开发的微流体超声波装置为石墨烯生产提供了具有成本效益和能效的解决方案.
- 这项技术可用于工业制造,并优化了2D原材料的利用.
- 它为实验和工业石墨烯合成带来了重大进步.
