Dispersão ultrassônica de 20Khz de nanoplacas de grafeno

Dispersão ultrassônica de 20Khz de nanoplacas de grafeno

O grafeno possui excelentes propriedades mecânicas devido à sua estrutura única e é considerado um reforço ideal de compósitos com matriz metálica.No entanto, está sempre na forma aglomerada devido à sua grande área superficial específica e, portanto, deve ser primeiro disperso antes de combinar com uma matriz, sendo o tratamento ultrassônico considerado a forma mais eficaz.Neste trabalho, foram estudados os efeitos dos parâmetros do tratamento ultrassônico da ponta, como tempo ultrassônico, potência ultrassônica, tipo de solvente e sua temperatura, na dispersão e estrutura de nanoplacas de grafeno (GNPs).Os resultados mostram que aumentar o tempo ultrassônico ou a potência ultrassônica pode aumentar os efeitos de dispersão e esfoliação dos PNB, mas também aumentar o grau de fragmentação e o grau de desordem da distribuição do átomo C simultaneamente.Solventes com baixa temperatura, baixa viscosidade ou alta tensão superficial têm efeitos semelhantes aos do aumento do tempo ou potência ultrassônica.No entanto, para a água da torneira, um solvente de alta tensão superficial, apresenta um grau de fragmentação relativamente baixo e bons efeitos de dispersão e esfoliação devido à hidrofilicidade dos PNB.Porém, o álcool etílico é um solvente mais adequado porque possui excelente volatilidade e características de reação inerte com GNPs e ligas de matriz, além de um bom efeito de dispersão.Os PNB podem atingir o status esperado quando são tratados ultrassonicamente por 4 h sob uma potência de 960 W em solvente EA a 35 °C.

Princípio da dispersão ultrassônica de grafeno
Existem dois tipos de equipamento ultrassônico: ponta e sonicador de banho.A potência do sonicador de ponta é sempre maior que a do banho e, portanto, o sonicador de ponta é muito mais eficiente para dispersão do que o sonicador de banho nas mesmas condições.No entanto, a maioria das investigações enfatiza a microestrutura e as propriedades mecânicas dos compósitos reforçados com grafeno alcançados.Quanto à fabricação dos compósitos, especialmente para a dispersão do grafeno, apenas um conjunto de parâmetros foi fornecido, e os efeitos detalhados dos parâmetros como o pó ultrassônico e o tempo, a viscosidade, a tensão superficial e a temperatura dos solventes no dispersão de grafeno, ainda não estão claros.Portanto, os parâmetros empregados em sua investigação podem não ser os ideais, e as propriedades mecânicas dos compósitos são insatisfatórias devido à distribuição não homogênea resultante do grafeno.Investigações anteriores indicaram que o tratamento ultrassônico poderia dispersar aglomerados de PNB, mas simultaneamente levá-los à fragmentação .A fragmentação não apenas reduz a proporção do grafeno e diminui sua eficiência de transferência de carga e, portanto, prejudica seu papel de fortalecimento , mas também aumenta os átomos de C com ligações pendentes na borda dos PNB;tais átomos de C sempre têm alta atividade química e podem reagir facilmente com elementos de liga de matriz para formar carbonetos frágeis na interface grafeno/matriz, o que também prejudica o papel fortalecedor dos PNB.Além disso, algumas investigações sugeriram que podem formar-se vagas durante o tratamento ultrassônico e a integridade da estrutura do grafeno foi então destruída e, assim, o papel de fortalecimento também foi diminuído .Cheng et al.descobriram que a dispersão ultrassônica de nanotubos de carbono dependia das propriedades físicas do solvente, como pressão de vapor, viscosidade e tensão superficial .Além disso, o aumento da temperatura do solvente é um fenômeno comum durante o tratamento ultrassônico, e a pressão de vapor de um solvente tem uma relação estreita com a sua temperatura, ou seja, a temperatura do solvente também pode afetar a dispersão do grafeno.Porém, infelizmente, não há investigações sobre esses aspectos.

Finalidade de dispersão de grafeno
Existem muitos materiais de grafite na natureza, e o grafite com espessura de 1 mm contém cerca de 3 milhões de camadas de grafeno.A grafite de camada única é chamada de grafeno, que não existe no estado livre, e existe na forma de folhas de grafite laminadas com múltiplas camadas de grafeno.Como a força intercamada da folha de grafite é fraca, ela pode ser esfoliada camada por camada por força externa, obtendo-se assim um grafeno de camada única com espessura de apenas um átomo de carbono.

Parâmetro