Ο πυρήνας εργασίας του εξοπλισμού ψεκασμού ψεκασμού υπερηχητικού γραφένιου βασίζεται στην επίδραση σπηλαίωσης των υπερηχητικών κυμάτων και στην αρχή των κραδασμών υψηλής συχνότητας. Ο εξοπλισμός αποτελείται κυρίως από υπερηχητική γεννήτρια, μετατροπέα, ψεκασμό ακροφυσίου και σύστημα ελέγχου ψεκασμού.
Όταν ξεκινά ο εξοπλισμός, η υπερηχητική γεννήτρια δημιουργεί ένα ηλεκτρικό σήμα υψηλής συχνότητας, το οποίο μεταδίδεται στον μετατροπέα. Ο μορφοτροπέας χρησιμοποιεί συνήθως πιεζοηλεκτρικό κεραμικό υλικό, το οποίο έχει το χαρακτηριστικό ότι μετά τη λήψη του ηλεκτρικού σήματος υψηλής συχνότητας μπορεί να μετατρέψει γρήγορα την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια, δημιουργώντας βίαιες δονήσεις μέχρι δεκάδες χιλιάδες φορές ανά δευτερόλεπτο ή ακόμα και υψηλότερες συχνότητες (20kHz - 120kHz). Αυτή η υψηλή δόνηση συχνότητας μεταδίδεται στο ακροφύσιο ψεκασμού. Όταν το διάλυμα graphene ρέει μέσα από το ακροφύσιο, κάτω από το ισχυρό αποτέλεσμα των υπερηχητικών κυμάτων, παράγονται αμέτρητες μικροσκοπικές φυσαλίδες σπηλαίωσης μέσα στο διάλυμα. Αυτές οι φυσαλίδες παράγονται αμέσως και εκρήγνυνται γρήγορα, δημιουργώντας μια ισχυρή δύναμη κρούσης, ψεκάζοντας το διάλυμα γραφένιου σε εξαιρετικά λεπτό και ομοιόμορφα σταγονίδια με διάμετρο μόνο λίγα μικρά (ρυθμιζόμενα μεταξύ 10 - 45 μm).
Σε αντίθεση με τον παραδοσιακό ψεκασμό πίεσης, ο οποίος βασίζεται σε υψηλό αέριο πίεσης για να φυσήξει υγρό σε σταγονίδια, η διαδικασία σχηματισμού σταγονιδίων του ψεκασμού υπερηχητικής ψεκασμού είναι πιο λεπτή και ελεγχόμενη. Αυτά τα σταγονίδια διαλύματος γραφένιου μεγέθους μεγέθους ψεκάζονται στην επιφάνεια του υλικού του υποστρώματος με σταθερό και ομοιόμορφο τρόπο υπό την καθοδήγηση μιας ακριβώς προσαρμοσμένης ροής αέρα υψηλής ταχύτητας. Αφού φτάσουν στην επιφάνεια του υποστρώματος, τα σταγονίδια εναποτίθενται ομοιόμορφα και εξαπλώνονται και καθώς ο διαλύτης εξατμίζεται, σχηματίζεται σταδιακά ένα στρώμα επικάλυψης γραφένιου με ομοιόμορφο πάχος, πυκνότητα και σταθερή προσκόλληση. Μέσω του ακριβούς ελέγχου των βασικών παραμέτρων, όπως η υπερηχητική συχνότητα, η ισχύς, ο ρυθμός ροής διαλύματος και ο χρόνος ψεκασμού, το πάχος επικάλυψης μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια σε επίπεδο νανομέτρου και το εύρος σφάλματος μπορεί να ελέγχεται σταθερά σε ± 3 νανόμετρα, το οποίο παρέχει αξιόπιστη προστασία για σενάρια εφαρμογής με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις ακρίβειας.
Πεδία εφαρμογών: Ενεργοποίηση της καινοτομίας και της ανάπτυξης σε πολλαπλές βιομηχανίες
Ηλεκτρονικό πεδίο πληροφοριών
Στην κατασκευή ευέλικτων ηλεκτρονικών συσκευών, ο εξοπλισμός ψεκασμού υπερήχου γραφένιου διαδραματίζει βασικό ρόλο. Με τον ψεκασμό του διαλύματος graphene ομοιόμορφα σε ένα εύκαμπτο πολυμερές υπόστρωμα, μπορεί να προετοιμαστεί μια διαφανής αγώγιμη μεμβράνη με υψηλή αγωγιμότητα και καλή ευελιξία. Αυτή η μεμβράνη χρησιμοποιείται ευρέως σε προϊόντα όπως ευέλικτες οθόνες και φορετές ηλεκτρονικές συσκευές, καθιστώντας δυνατή την επίτευξη λεπτότητας, ευελιξίας και υψηλής απόδοσης ηλεκτρονικών προϊόντων. Για παράδειγμα, σε εύκαμπτες οθόνες OLED, χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια με υπερηχητικά ψεκασμένα με γραφένια. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μεταλλικά ηλεκτρόδια, δεν μπορεί να βελτιώσει μόνο τη μετάδοση φωτός της οθόνης και να καταστήσει την οθόνη πιο καθαρή, αλλά και να βελτιώσει την ευελιξία της οθόνης και να μειώσει τον κίνδυνο βλάβης που προκαλείται από την κάμψη. Στην ενσωματωμένη παραγωγή κυκλώματος, οι επικαλύψεις graphene μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της απόδοσης των τσιπς. Με ομοιόμορφα ψεκασμό γραφένιο στην επιφάνεια του τσιπ και χρησιμοποιώντας την εξαιρετική θερμική αγωγιμότητά του, η θερμότητα που παράγεται από το τσιπ μπορεί να διαλυθεί γρήγορα, να μειώσει αποτελεσματικά τη θερμοκρασία του τσιπ και να βελτιώσει τη σταθερότητα λειτουργίας και τη διάρκεια ζωής του τσιπ.
Πεδίο αποθήκευσης ενέργειας και μετατροπής
Στο πεδίο των μπαταριών λιθίου, ο υπερηχητικός ψεκασμός διαλύματος γραφένιου στην επιφάνεια των υλικών ηλεκτροδίων μπορεί να δημιουργήσει ένα αποτελεσματικό αγώγιμο δίκτυο. Αυτό βοηθά στη σημαντική βελτίωση της αγωγιμότητας και του ρυθμού μεταφοράς ηλεκτρονίων του ηλεκτροδίου, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα φόρτισης και εκφόρτισης και την διάρκεια ζωής της μπαταρίας λιθίου. Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι η απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης των ηλεκτροδίων μπαταρίας λιθίου που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με υπερηχητικό ψεκασμό μπορεί να αυξηθεί κατά 20%- 30%και η διάρκεια ζωής του κύκλου της μπαταρίας μπορεί να επεκταθεί κατά 30%- 50%, γεγονός που παρέχει σημαντική τεχνική υποστήριξη για την προώθηση της ανάπτυξης της τεχνολογίας μπαταριών λιθίου και η κάλυψη των αναγκών των ηλεκτρικών οχημάτων, των σταθμών ενέργειας κλπ. Στο πεδίο των ηλιακών κυττάρων, η εφαρμογή επικάλυψης γραφένιου στην επιφάνεια των φωτοβολταϊκών κυττάρων μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της απορρόφησης φωτός της μπαταρίας και την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς φορτίου, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση μετατροπής φωτοηλεκτρικής μετατροπής των ηλιακών κυττάρων. Ταυτόχρονα, η υψηλή σταθερότητα και η αντοχή στη διάβρωση του γραφένιου μπορεί επίσης να ενισχύσει τη διάρκεια ζωής των ηλιακών κυττάρων σε υπαίθρια περιβάλλοντα, να μειώσει το κόστος συντήρησης και να προωθήσει την αποτελεσματική χρήση και την ευρεία διάδοση της ηλιακής ενέργειας.
Πεδίο προστασίας και ενίσχυσης υλικού
Όσον αφορά την προστασία του μεταλλικού υλικού, μετά την ανάμειξη του γραφένιου με τη διάβρωση - ανθεκτικές επικαλύψεις, ο ψεκασμός υπερηχητικής ψεκασμού στην μεταλλική επιφάνεια μπορεί να σχηματίσει μια πυκνή προστατευτική επικάλυψη. Αυτή η επικάλυψη δεν μπορεί μόνο να απομονώσει αποτελεσματικά το μέταλλο από την επαφή με το εξωτερικό διαβρωτικό μέσο, αλλά και να χρησιμοποιήσει τις εξαιρετικές ιδιότητες του γραφένιου για να ενισχύσει τη μηχανική αντοχή και την αντοχή στη φθορά της επικάλυψης και να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή στη διάβρωση των μεταλλικών υλικών σε σκληρά περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, στη θαλάσσια μηχανική, η χρήση αυτής της επίστρωσης γραφένιου για μεταλλικά δομικά μέρη, όπως τα πλοία και οι υπεράκτιες πλατφόρμες γεώτρησης, μπορούν να επεκτείνουν σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους και να μειώσουν το κόστος συντήρησης και αντικατάστασης. Κατά την παρασκευή σύνθετων υλικών, το υπερηχητικό ψεκασμένο γραφένιο μπορεί να διασκορπιστεί ομοιόμορφα στο υλικό της μήτρας, να παίξει το ρόλο της φάσης ενίσχυσης και να βελτιώσει αποτελεσματικά τις μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών. Για παράδειγμα, η προσθήκη υπερηχητικά ψεκασμένου γραφένιου σε σύνθετα υλικά από ίνες άνθρακα που χρησιμοποιούνται στο πεδίο της αεροδιαστημικής μπορεί να βελτιώσει τη δύναμη και την ακαμψία του υλικού, μειώνοντας παράλληλα το βάρος του υλικού, παρέχοντας υλική εγγύηση για το ελαφρύ σχεδιασμό και την υψηλή απόδοση των αεροδιαστημικών οχημάτων.
Βιοϊατρικό πεδίο
Στο βιοϊατρικό πεδίο, ο εξοπλισμός ψεκασμού ψεκασμού υπερηχητικού γραφένιου έχει επίσης δείξει μεγάλο δυναμικό εφαρμογής. Για παράδειγμα, κατά την παρασκευή φορέων φαρμάκων, ένα διάλυμα γραφένιο που περιέχει φάρμακα ψεκάζεται στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων μέσω υπερηχητικής ψεκασμού για την παρασκευή φορέων φαρμάκων με συγκεκριμένες λειτουργίες. Αυτός ο φορέας μπορεί να επιτύχει ακριβή παράδοση και παρατεταμένη απελευθέρωση φαρμάκων, να βελτιώσει τη θεραπευτική επίδραση των φαρμάκων και να μειώσει τις παρενέργειες των φαρμάκων στους φυσιολογικούς ιστούς. Από την άποψη των βιοαισθητήρων, με τον ψεκασμό της επίστρωσης γραφένιου στην επιφάνεια του αισθητήρα, η ευαισθησία και η εκλεκτικότητα του αισθητήρα μπορεί να βελτιωθεί και μπορεί να επιτευχθεί γρήγορη και ακριβής ανίχνευση βιολογικών μορίων, παρέχοντας ένα ισχυρό εργαλείο για τη διάγνωση της νόσου και τη βιοϊατρική έρευνα.