Ultraheli grafeeni pihustamise seadmete töötuum põhineb ultrahelilainete kavitatsiooni mõjul ja kõrge - sagedusega vibratsiooni põhimõttel. Seadmed koosnevad peamiselt ultraheligeneraatorist, muundurist, pihusti pihustite ja pritsimissüsteemi pritsimisest.
Seadme alustamisel generaator generaator genereerib kõrge - sagedusega elektrisignaali, mis edastatakse muundurile. Andur kasutab tavaliselt piesoelektrilist keraamilist materjali, millel on omadus, et pärast kõrge - sagedusega elektrisignaali saamist saab see kiiresti elektrienergia mehaaniliseks energiaks teisendada, tekitades vägivaldseid vibratsioone kuni kümneid tuhandeid kordi sekundis või veelgi kõrgemaid sagedusi (20 kHz - 120 kHz). See kõrge - sagedusega vibratsioon edastatakse pihustile. Kui grafeenilahus voolab läbi otsiku, ultrahelilainete võimsa mõju all, genereeritakse lahuse sees lugematu arv pisikesi kavitatsioonimullid. Need mullid genereeritakse koheselt ja lõhkeb kiiresti, tekitades tugeva löögivõime, atominifitseerides grafeenilahuse äärmiselt peeneteks ja ühtlasteks tilkadeks, mille läbimõõt on vaid mõni mikronit (reguleeritav vahemikus 10 - 45 μm).
Erinevalt traditsioonilisest rõhust pihustamisest, mis tugineb kõrgele - rõhugaasile vedeliku puhumiseks tilkadesse, on ultraheli pihustamise tilkade moodustumise protsess delikaatsem ja kontrollitavam. Need mikronide - suurusega grafeenilahuse tilgad pihustatakse substraadi materjali pinnale stabiilsel ja ühtsel viisil täpselt reguleeritud suure - kiirusega õhuvoolu juhendamisel. Pärast substraadi pinnale jõudmist ladestatakse tilgad ühtlaselt ja levivad ning lahusti aurustudes moodustub järk -järgult ühtlase paksuse, tiheduse ja kindla adhesiooniga grafeenkatte kiht. Võtmeparameetrite, nagu ultraheli sagedus, võimsus, lahuse voolukiirus ja pihustamise aeg, täpse juhtimise kaudu saab katte paksust täpselt juhtida nanomeetri tasemel ja veavahemikku saab stabiilselt juhtida ± 3 nanomeetrites, mis pakub usaldusväärset kaitset rakendusstsenaariumide jaoks, millel on äärmiselt kõrged katte täpsusega nõuded.
Rakendusvaldkonnad: innovatsiooni ja arengu võimaldamine mitmes tööstuses
Elektroonilise teabe väli
Paindlike elektrooniliste seadmete tootmisel mängib võtmerolli ultraheli grafeeni pihustamise seadmeid. Pihustades grafeenilahust ühtlaselt painduvale polümeersubstraadile, saab valmistada läbipaistva juhtivuse ja hea painduvusega juhtivkile. Seda kilet kasutatakse laialdaselt sellistes toodetes nagu painduvad kuvarid ja kantavad elektroonikaseadmed, mis võimaldab saavutada elektrooniliste toodete kõhnust, paindlikkust ja suurt jõudlust. Näiteks paindlikes OLED -ekraanides kasutatakse elektroodidena ultraheliliselt pihustatud grafeenijuhtivaid kileid. Võrreldes traditsiooniliste metallielektroodidega saab see mitte ainult parandada ekraani valguse läbilaskvust ja muuta kuvari selgemaks, vaid suurendab ka ekraani paindlikkust ja vähendada painutamise põhjustatud kahjude riski. Integreeritud vooluahela tootmisel saab grafeenkatteid kasutada kiipide soojuse hajumise jõudluse parandamiseks. Pihustades kiibi pinnale ühtlaselt grafeeni ja kasutades selle suurepärast soojusjuhtivust, saab kiibiga tekkivat soojust kiiresti hajuda, vähendades tõhusalt kiibi temperatuuri ning parandades kiibi töö stabiilsust ja eluiga.
Energia salvestamise ja muundamise väli
Liitiumpatareide väljal võib grafeenilahuse ultraheli pritsimine elektroodimaterjalide pinnale ehitada tõhusa juhtiva võrgu. See aitab märkimisväärselt parandada elektroodi juhtivust ja elektronide ülekandekiirust, parandades seeläbi liitiumaku laadimise ja tühjendamise efektiivsust ning tsükli kestvust. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et ultraheli pritsimisega grafeeniga töödeldud liitiumakute elektroodide laadimise ja tühjendamise efektiivsust saab suurendada 20%- 30%ja aku tsükli kestust saab pikendada 30%- 50%, mis pakub olulist tehnilist tuge liitium -aku arendamise edendamiseks ja elektrisõidukite vajadustele, energiahoidlateks jne. Päikeserakkude väljal võib grafeenkatte rakendamine fotogalvaaniliste rakkude pinnale parandada aku valguse neeldumise efektiivsust ja laenguülekande efektiivsust, parandades seeläbi päikeseenergia rakkude fotoelektrilist muundamise efektiivsust. Samal ajal võib grafeeni kõrge stabiilsus ja korrosioonikindlus parandada ka päikesepatareide kasutusaega väliskeskkonnas, vähendada hoolduskulusid ning edendada päikeseenergia tõhusat kasutamist ja laialt levinud populariseerimist.
Materiaalse kaitse ja täiustamise väli
Metallimaterjali kaitse osas võib pärast grafeeni segamist korrosiooniga - Resistentsed katted, ultraheli pihustamine metalli pinnale pritsimine moodustada tiheda kaitsekatte. See kate mitte ainult ei saa metalli tõhusalt isoleerida kontaktist välise söövitava keskkonnaga, vaid kasutada ka grafeeni suurepäraseid omadusi, et suurendada katte mehaanilist tugevust ja kulumiskindlust ning parandada märkimisväärselt metallmaterjalide korrosioonikindlust karmi keskkonnas. Näiteks meretehnoloogias saab selle grafeenkatte kasutamine metallkonstruktsioonide, näiteks laevade ja avamere puurimisplatvormide jaoks, kasutamine nende kasutusaega ning vähendada hooldus- ja asendamiskulusid. Komposiitmaterjalide valmistamisel võib ultraheli pritsitud grafeeni maatriksi materjalis ühtlaselt hajutada, tugevdamisfaasi rolli mängida ja tõhusalt parandada komposiitmaterjalide mehaanilisi omadusi. Näiteks võib lisada kosmoseväljal ultraheliliselt pritsitud grafeeni süsinikkiust komposiitmaterjalidele materjali tugevust ja jäikust, vähendades samal ajal materjali kaalu, pakkudes materjali garantii kergeks disainilahenduseks ja kõrgel - kõrge - lennundussõidukite jõudlussõiduks.
Biomeditsiiniline väli
Biomeditsiinivaldkonnas on ultraheli grafeeni pihustamise pihustamise seadmed näidanud ka suurepärast rakenduspotentsiaali. Näiteks pritsitakse ravimikandjate valmistamisel ultraheli atomistamise kaudu nanoosakeste pinnale sisaldav grafeenilahus, et valmistada konkreetsete funktsioonidega ravimikandjaid. See kandja võib saavutada ravimite täpse manustamise ja püsiva vabanemise, parandada ravimite terapeutilist toimet ja vähendada ravimite kõrvaltoimeid normaalsetele kudedele. Biosensorite osas saab anduri pinnale grafeenkatte pritsimisega parandada anduri tundlikkust ja selektiivsust ning saavutada on bioloogiliste molekulide kiire ja täpne tuvastamine, pakkudes võimsat vahendit haiguste diagnoosimiseks ja biomeditsiiniliseks uuringuks.