石墨烯超聲制備裝置（生產(chǎn)線）

一、超聲在石墨烯制備中的作用

        超聲波設備在石墨烯制備中的應用，主要是在溶劑熱插層法和氧化還原法上，這兩種方法操作較為簡便，而且成本低于其他制備的方法，是目前國內(nèi)大規(guī)模制備納米級石墨烯粉體主要采用的生產(chǎn)方式。由于超聲波在液體中會產(chǎn)生空化作用，形成微射流、振動等物理現(xiàn)象，微觀上，在液體中對懸浮顆粒起到一種高速攪拌、破碎、分離、分散的作用。簡單的講，就是超聲波在制備石墨烯的溶液中，能起到反應加速和催化的作用。
        已有研究表明，超聲波頻率和功率對石墨烯剝離效果有一定的影響。國彪公司針對石墨烯制備需求，精心設計石墨烯超聲制備設備，推出實驗級石墨烯超聲設備、石墨烯超聲制備中試機以及石墨烯超聲制備規(guī)模化生產(chǎn)裝置，滿足客戶的多類型、不同層次的需求。由于不同介質、濃度以及工藝的不同，對超聲波空化場（聲場）分布及強度需求不一樣，科研人員可通過實驗級石墨烯超聲設備，對液體中的空化效果進行控制和標定，通過實驗，確定空化效果，以達到期望的石墨烯剝離效果。在實驗達到預期效果后，企業(yè)可通過選擇石墨烯超聲制備中試機進行小試，中試機的空化場分布應與實驗級空化場盡量保持一致，該中試機各項參數(shù)應與規(guī)模化生產(chǎn)相一致，為后續(xù)確定生產(chǎn)規(guī)模奠定基礎。中試成熟后，即可通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式，組成生產(chǎn)線，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
       圖1列出了某一石墨烯制備方法的關鍵工藝流程，天然鱗片石墨經(jīng)膨脹爐高溫膨脹后制成膨脹石墨，通過與自主創(chuàng)新的電化學工藝生產(chǎn)出的石墨烯量子點混合形成石墨烯量子點混合溶液，利用石墨烯量子點的剝離、分散、復合抗堆疊三合一作用（如圖2所示），經(jīng)剪切、超聲后形成石墨烯剝離液，該剝離液經(jīng)過濾、離心后，生成石墨烯微片。利用本項目方法可以制備出大部分片層數(shù)處于1~10層的高質量的石墨烯產(chǎn)品，制備得到的石墨烯產(chǎn)品的片層粒徑 > 1μm，片層結構均一，通透性較好，結構缺陷少。碳原轉化率大于90%，碳含量大于97%，C:O可以達到77.6，在導電性能和導熱性能上均遠遠優(yōu)于氧化還原法制備的石墨烯產(chǎn)品。

圖1  高效液相剝離石墨烯制備工藝流程

二、大型石墨烯制備生產(chǎn)線設備

三、大型石墨烯制備生產(chǎn)線設備技術指標

四、性能優(yōu)點

                                ①  工作方式：連續(xù)式、間歇式。?

                                ②  溫度控制范圍：10℃-75℃。?

                                ③  振幅范圍：10-70um。?

                                ④  采用智能數(shù)控電源，一鍵搜頻、自動跟頻。?

                                ⑤  多種運行模式可選，滿足客戶個性化需求。?

                                ⑥  多重故障保護機制，系統(tǒng)更穩(wěn)定。?

                                ⑦  超聲輸出振幅大、空化強度高、聲場分布均勻。?

                                ⑧  系統(tǒng)輸出功率連續(xù)可調(diào)。?

                                ⑨  超聲控制系統(tǒng)支持擴展，可滿足千噸級石墨烯線的自動化生產(chǎn)及操作。?

                                ⑩  專業(yè)隔音設計，解決超聲噪音干擾。?

                                ?  連續(xù)運行可達6000小時。?

                                ?  德國振動子設計工藝，高效超聲作用。?                              

                                ?  支持靜態(tài)及循環(huán)運行，便于優(yōu)化產(chǎn)線；? 

                                ?  10余條50噸以上石墨烯生產(chǎn)線已驗收；?