El núcleo de trabajo de los equipos de pulverización de atomización de grafeno ultrasónico se basa en el efecto de cavitación de las ondas ultrasónicas y el principio de vibración de alta frecuencia. El equipo se compone principalmente de generador ultrasónico, transductor, boquilla de atomización y sistema de control de pulverización.
Cuando se inicia el equipo, el generador ultrasónico genera una señal eléctrica de alta frecuencia, que se transmite al transductor. El transductor generalmente usa material cerámico piezoeléctrico, que tiene la característica de que después de recibir la señal eléctrica de alta frecuencia, puede convertir rápidamente la energía eléctrica en energía mecánica, generando vibraciones violentas de hasta decenas de miles de veces por segundo o incluso frecuencias más altas (20 kHz - 120 kHz). Esta vibración de alta frecuencia se transmite a la boquilla de atomización. Cuando la solución de grafeno fluye a través de la boquilla, bajo el poderoso efecto de las ondas ultrasónicas, se generan innumerables burbujas de cavitación pequeñas dentro de la solución. Estas burbujas se generan instantáneamente y explotan rápidamente, generando una fuerte fuerza de impacto, atomizando la solución de grafeno en gotas extremadamente finas y uniformes con un diámetro de solo unos pocos micras (ajustables entre 10 - 45 μm).
A diferencia de la pulverización de presión tradicional, que se basa en gases de alta presión para soplar líquido en gotas, el proceso de formación de gotas de pulverización de atomización ultrasónica es más delicado y controlable. Estas gotas de solución de grafeno de tamaño micrónico se rocían sobre la superficie del material del sustrato de manera estable y uniforme bajo la guía de un flujo de aire de alta velocidad ajustado con precisión. Después de llegar a la superficie del sustrato, las gotas se depositan y se extienden uniformemente, y a medida que el disolvente se evapora, se forma gradualmente una capa de recubrimiento de grafeno con espesor uniforme, densidad y adhesión firme. A través del control preciso de los parámetros clave, como la frecuencia ultrasónica, la potencia, la velocidad de flujo de la solución y el tiempo de pulverización, el grosor de recubrimiento se puede controlar con precisión a nivel de nanómetro, y el rango de error se puede controlar de manera estable a ± 3 nanómetros, lo que proporciona una protección confiable para escenarios de aplicación con requisitos de precisión de recubrimiento extremadamente altos.
Campos de aplicación: habilitar la innovación y el desarrollo en múltiples industrias
Campo de información electrónica
En la fabricación de dispositivos electrónicos flexibles, el equipo de pulverización de atomización de grafeno ultrasónico juega un papel clave. Al rociar la solución de grafeno de manera uniforme en un sustrato de polímero flexible, se puede preparar una película conductora transparente con alta conductividad y buena flexibilidad. Esta película se usa ampliamente en productos como pantallas flexibles y dispositivos electrónicos portátiles, lo que permite lograr la delgadez, flexibilidad y alto rendimiento de los productos electrónicos. Por ejemplo, en las pantallas OLED flexibles, las películas conductoras de grafeno rociadas por ultrasonía se utilizan como electrodos. En comparación con los electrodos de metal tradicionales, no solo puede mejorar la transmitancia de la luz de la pantalla y hacer que la pantalla sea más clara, sino también mejorar la flexibilidad de la pantalla y reducir el riesgo de daño causado por la flexión. En la fabricación de circuitos integrados, los recubrimientos de grafeno se pueden usar para mejorar el rendimiento de la disipación de calor de los chips. Al rociar uniformemente el grafeno en la superficie del chip y utilizar su excelente conductividad térmica, el calor generado por el chip puede disiparse rápidamente, reduciendo efectivamente la temperatura del chip y mejorando la estabilidad operativa y la vida del chip.
Campo de almacenamiento y conversión de energía
En el campo de las baterías de litio, la pulverización ultrasónica de la solución de grafeno en la superficie de los materiales de los electrodos puede construir una red conductora eficiente. Esto ayuda a mejorar significativamente la tasa de conductividad y transferencia de electrones del electrodo, mejorando así la eficiencia de carga y descarga y la vida útil del ciclo de la batería de litio. Los datos experimentales muestran que la eficiencia de carga y descarga de los electrodos de batería de litio tratados con grafeno de pulverización ultrasónica se puede aumentar en un 20%- 30%, y la vida útil del ciclo de la batería puede extenderse en un 30%- 50%, lo que proporciona un importante soporte técnico para promover el desarrollo de la tecnología de la batería de litio y satisfacer las necesidades de vehículos de vehículos, estaciones de energía de energía, etc. para las baterías de alto rendimiento. En el campo de las células solares, la aplicación de recubrimiento de grafeno a la superficie de las células fotovoltaicas puede mejorar la eficiencia de absorción de luz de la batería y la eficiencia de transferencia de carga, mejorando así la eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares. Al mismo tiempo, la alta estabilidad y la resistencia a la corrosión del grafeno también pueden mejorar la vida útil de las células solares en entornos al aire libre, reducir los costos de mantenimiento y promover el uso eficiente y la popularización generalizada de la energía solar.
Campo de protección y mejora del material
En términos de protección del material metálico, después de mezclar grafeno con corrosión - recubrimientos resistentes, la pulverización de atomización ultrasónica en la superficie del metal puede formar un recubrimiento protector denso. Este recubrimiento no solo puede aislar efectivamente el metal del contacto con el medio corrosivo externo, sino que también utiliza las excelentes propiedades del grafeno para mejorar la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste del recubrimiento, y mejorar significativamente la resistencia a la corrosión de los materiales metálicos en entornos duros. Por ejemplo, en ingeniería marina, el uso de este recubrimiento de grafeno para piezas estructurales de metal, como barcos y plataformas de perforación en alta mar, puede extender en gran medida su vida útil y reducir los costos de mantenimiento y reemplazo. En la preparación de materiales compuestos, el grafeno rociado ultrasónico se puede dispersar uniformemente en el material de la matriz, desempeñar el papel de la fase de refuerzo y mejorar efectivamente las propiedades mecánicas de los materiales compuestos. Por ejemplo, agregar grafeno rociado ultrasónicamente a los materiales compuestos de fibra de carbono utilizados en el campo aeroespacial puede mejorar la resistencia y la rigidez del material, al tiempo que reduce el peso del material, proporcionando garantía de material para el diseño ligero y el vuelo de alto rendimiento de los vehículos aeroespaciales.
Campo biomédico
En el campo biomédico, el equipo de pulverización de atomización de grafeno ultrasónico también ha mostrado un gran potencial de aplicación. Por ejemplo, en la preparación de portadores de fármacos, se rocía una solución de grafeno que contiene fármacos en la superficie de las nanopartículas a través de la atomización ultrasónica para preparar portadores de fármacos con funciones específicas. Este portador puede lograr un suministro preciso y una liberación sostenida de medicamentos, mejorar el efecto terapéutico de los medicamentos y reducir los efectos secundarios de los medicamentos en los tejidos normales. En términos de biosensores, al rociar el recubrimiento de grafeno en la superficie del sensor, se puede mejorar la sensibilidad y la selectividad del sensor, y se puede lograr una detección rápida y precisa de moléculas biológicas, proporcionando una herramienta poderosa para el diagnóstico de la enfermedad y la investigación biomédica.