Pracovní jádro rozprašovacího zařízení ultrazvukového grafenu je založeno na kavitačním účinku ultrazvukových vln a na principu vibrací s vysokou frekvencí. Zařízení je složeno hlavně z ultrazvukového generátoru, převodníku, atomizující trysky a kontrolního systému stříkání.
Po spuštění zařízení generátor ultrazvuku generuje vysokofrekvenční elektrický signál, který je přenášen do převodníku. Převodník obvykle používá piezoelektrický keramický materiál, který má charakteristiku, že po přijetí vysokofrekvenčního elektrického signálu může rychle přeměnit elektrickou energii na mechanickou energii a vytvářet násilné vibrace až do desítek tisíckrát za sekundu nebo dokonce vyšší frekvence (20 kHz - 120 kHz). Tato vysokofrekvenční vibrace je přenášena do atomizační trysky. Když roztok grafenu protéká tryskou, pod silným účinkem ultrazvukových vln, uvnitř roztoku se generuje nespočet drobných kavitačních bublin. Tyto bubliny jsou generovány okamžitě a rychle se roztrhnou, vytvářejí silnou nárazovou sílu a roztokují roztok grafenu na extrémně jemné a jednotné kapičky s průměrem pouze několika mikronů (nastavitelný mezi 10 - 45 μm).
Pole aplikací: Umožnění inovací a vývoje ve více průmyslových odvětvích
Elektronické informační pole
Při výrobě flexibilních elektronických zařízení hrají klíčovou roli stříkací zařízení ultrazvukového grafenu. Rozprašováním grafenového roztoku rovnoměrně na flexibilní polymerní substrát lze připravit průhledný vodivý film s vysokou vodivostí a dobrou flexibilitou. Tento film se široce používá u produktů, jako jsou flexibilní displeje a nositelná elektronická zařízení, což umožňuje dosáhnout tenkosti, flexibility a vysokého výkonu elektronických produktů. Například u flexibilních OLED displejů se jako elektrody používají ultrazvučně stříkané grafenové vodivé filmy. Ve srovnání s tradičními kovovými elektrodami může nejen zlepšit propuštění světla obrazovky a objasnit displej, ale také zvýšit flexibilitu obrazovky a snížit riziko poškození způsobeného ohýbáním. Při integrovaném výrobě obvodu lze grafenové povlaky použít ke zlepšení výkonu rozptylu čipů. Rovnostněním grafenu na povrch čipu a využitím jeho vynikající tepelné vodivosti může být teplo generované čipem rychle rozptýleno, účinně snižuje teplotu čipu a zlepšení provozní stability a životnosti čipu.
Pole skladování a konverze energie
V oblasti lithiových baterií může ultrazvukové stříkání roztoku grafenu na povrchu elektrodových materiálů vytvořit účinnou vodivou síť. To pomáhá výrazně zlepšit vodivost a rychlost přenosu elektronů elektrody, čímž se zlepšuje účinnost nabíjení a vypouštění a životnost cyklu lithiové baterie. Experimentální údaje ukazují, že účinnost nabíjení a vybíjení elektrod lithiových baterií ošetřených ultrazvukovým postřikem grafenu může být zvýšena o 20%- 30%a životnost cyklu baterie může být prodloužena o 30%- 50%, což poskytuje důležitou technickou podporu pro podporu vývoje technologií lithiových baterií a uspokojení potřeb elektrických vozidel, energetických elektrárenských stanic, výkonné baterie. V oblasti solárních článků může použití grafenového povlaku na povrch fotovoltaických buněk zlepšit účinnost absorpce světla a účinnost přenosu náboje, čímž se zlepšuje účinnost fotoelektrické konverze solárních článků. Současně může vysoká odolnost grafenu a korozní odolnost proti korozi také zvýšit životnost solárních článků ve venkovním prostředí, snížit náklady na údržbu a podporovat efektivní využití a rozšířenou popularizaci sluneční energie.
Pole ochrany a vylepšení materiálu
Pokud jde o ochranu kovového materiálu, po smíchání grafenu s korozí - rezistentní povlaky může ultrazvukové rozprašování na povrch kovového povrchu tvořit hustý ochranný povlak. Tento povlak může nejen účinně izolovat kov z kontaktu s vnějším korozivním médiem, ale také využívat vynikající vlastnosti grafenu ke zvýšení mechanické pevnosti a odolnosti opotřebení povlaku a výrazně zlepšit odolnost kovových materiálů v drsném prostředí. Například v mořském inženýrství může použití tohoto grafenového povlaku pro kovové strukturální části, jako jsou lodě a na moři vrtací platformy, výrazně prodloužit jejich životnost a snížit náklady na údržbu a výměnu. Při přípravě kompozitních materiálů může být ultrazvukový postřikovaný grafen rovnoměrně rozptýlen v materiálu matrice, hrát roli zesílené fáze a účinně zlepšit mechanické vlastnosti kompozitních materiálů. Například přidání ultrazvukově stříkaného grafenu do kompozitních materiálů z uhlíkových vláken používaných v leteckém poli může zlepšit pevnost a tuhost materiálu a zároveň snížit hmotnost materiálu a poskytnout záruku materiálu pro lehký design a vysoký výkon leteckých vozidel.
Biomedicínské pole
V biomedicínském poli ultrazvukové atomizační rozprašovací zařízení také vykazovalo skvělý aplikační potenciál. Například při přípravě nosičů léčiva se na povrch nanočástic roztočí grafenový roztok obsahující léčiva pomocí ultrazvukových atomizací, aby se nosiče léčiv připravily specifickými funkcemi. Tento nosič může dosáhnout přesného porodu a trvalého uvolňování léčiv, zlepšit terapeutický účinek léčiv a snížit vedlejší účinky léčiv na normální tkáně. Pokud jde o biosenzory, může být dosaženo citlivosti a selektivity senzoru postřikem grafenového povlaku na povrchu senzoru a lze dosáhnout rychlé a přesné detekce biologických molekul, což poskytuje výkonný nástroj pro diagnostiku onemocnění a biomedicínského výzkumu.