هسته کار تجهیزات پاشش اتمی سازی گرافن اولتراسونیک مبتنی بر اثر کاویتاسیون امواج اولتراسونیک و اصل لرزش فرکانس بالا است. این تجهیزات عمدتاً از ژنراتور اولتراسونیک ، مبدل ، نازل اتم کننده و سیستم کنترل پاشش تشکیل شده است.
با شروع تجهیزات ، ژنراتور اولتراسونیک سیگنال الکتریکی فرکانس بالا تولید می کند که به مبدل منتقل می شود. مبدل معمولاً از مواد سرامیکی پیزوالکتریک استفاده می کند ، که این ویژگی را دارد که پس از دریافت سیگنال الکتریکی فرکانس بالا ، می تواند به سرعت انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند و ارتعاشات خشونت آمیز تا ده ها هزار بار در ثانیه یا حتی فرکانس های بالاتر (20kHz - 120KHz) ایجاد کند. این لرزش فرکانس بالا به نازل اتم کننده منتقل می شود. هنگامی که محلول گرافن از طریق نازل جریان می یابد ، تحت تأثیر قدرتمند امواج اولتراسونیک ، حباب های بی شماری کاویتاسیون بی شماری در داخل محلول ایجاد می شوند. این حباب ها بلافاصله تولید می شوند و به سرعت پشت سر می گذارند و یک نیروی ضربه قوی ایجاد می کنند و محلول گرافن را به قطرات بسیار ریز و یکنواخت با قطر تنها چند میکرون (قابل تنظیم بین 10 - 45μm) تبدیل می کنند.
بر خلاف پاشش فشار سنتی ، که به گاز فشار زیاد متکی است تا مایع را به قطرات بکشاند ، فرآیند تشکیل قطرات سمپاشی اتمی سازی اولتراسونیک ظریف تر و قابل کنترل است. این قطرات محلول گرافن با اندازه میکرون - بر روی سطح مواد بستر به صورت پایدار و یکنواخت تحت هدایت یک جریان هوا با سرعت بالا - پس از رسیدن به سطح بستر ، قطرات به طور مساوی رسوب و پخش می شوند و با تبخیر حلال ، لایه ای از پوشش گرافن با ضخامت یکنواخت ، چگالی و چسبندگی محکم به تدریج شکل می گیرد. از طریق کنترل دقیق پارامترهای کلیدی مانند فرکانس اولتراسونیک ، قدرت ، سرعت جریان محلول و زمان پاشش ، می توان ضخامت پوشش را به طور دقیق در سطح نانومتر کنترل کرد و دامنه خطا را می توان در نانومتر 3 stantion کنترل کرد ، که محافظت قابل توجهی برای سناریوهای کاربردی با الزامات تأیید پوشش بسیار بالا فراهم می کند.
زمینه های کاربردی: فعال کردن نوآوری و توسعه در صنایع متعدد
قسمت اطلاعات الکترونیکی
در ساخت دستگاه های الکترونیکی انعطاف پذیر ، تجهیزات پاشش اتمی سازی گرافن اولتراسونیک نقش اساسی را ایفا می کند. با پاشیدن محلول گرافن به طور مساوی بر روی یک بستر پلیمری انعطاف پذیر ، یک فیلم رسانا شفاف با هدایت زیاد و انعطاف پذیری مناسب می تواند تهیه شود. این فیلم به طور گسترده ای در محصولاتی مانند نمایشگرهای انعطاف پذیر و وسایل الکترونیکی پوشیدنی مورد استفاده قرار می گیرد و امکان دستیابی به نازک بودن ، انعطاف پذیری و عملکرد بالای محصولات الکترونیکی را فراهم می کند. به عنوان مثال ، در نمایشگرهای انعطاف پذیر OLED ، فیلم های رسانا گرافن با اسپری اولتراسونیک به عنوان الکترودها استفاده می شوند. در مقایسه با الکترودهای فلزی سنتی ، نه تنها می تواند انتقال نور صفحه را بهبود بخشد و صفحه نمایش را واضح تر کند ، بلکه انعطاف پذیری صفحه را نیز تقویت کرده و خطر آسیب ناشی از خم شدن را کاهش می دهد. در ساخت مدار یکپارچه ، از پوشش های گرافن می توان برای بهبود عملکرد اتلاف گرما تراشه ها استفاده کرد. با سمپاش کردن گرافن به طور مساوی روی سطح تراشه و استفاده از هدایت حرارتی عالی آن ، گرمای تولید شده توسط تراشه می تواند به سرعت از بین برود و به طور موثری دمای تراشه را کاهش داده و باعث بهبود ثبات عملیاتی و عمر تراشه می شود.
زمینه ذخیره انرژی و تبدیل
در زمینه باتری های لیتیوم ، پاشش اولتراسونیک محلول گرافن روی سطح مواد الکترود می تواند یک شبکه رسانا کارآمد بسازد. این امر به بهبود قابل توجهی در هدایت و میزان انتقال الکترونی الکترود کمک می کند و در نتیجه باعث بهبود کارآیی شارژ و تخلیه و عمر چرخه باتری لیتیوم می شود. داده های تجربی نشان می دهد که شارژ و تخلیه کارآیی الکترودهای باتری لیتیوم تحت درمان با گرافن اسپری اولتراسونیک می تواند 20 ٪ - 30 ٪ افزایش یابد و عمر چرخه باتری می تواند 30 ٪ - 50 ٪ افزایش یابد ، که این امر پشتیبانی فنی مهمی را برای ارائه فناوری باتری لیتیوم و برآورده کردن نیازهای وسایل نقلیه برقی ، نیروگاه های ذخیره انرژی و غیره فراهم می کند. در زمینه سلولهای خورشیدی ، استفاده از پوشش گرافن روی سطح سلولهای فتوولتائیک می تواند راندمان جذب نور باتری را بهبود بخشد و راندمان انتقال را شارژ کند ، در نتیجه باعث بهبود راندمان تبدیل فوتوالکتریک سلولهای خورشیدی می شود. در عین حال ، پایداری بالا و مقاومت در برابر خوردگی گرافن همچنین می تواند عمر خدمات سلولهای خورشیدی را در محیط های فضای باز افزایش دهد ، هزینه های نگهداری را کاهش داده و باعث استفاده کارآمد و محبوبیت گسترده انرژی خورشیدی شود.
میدان حفاظت و تقویت مواد
از نظر حفاظت از مواد فلزی ، پس از مخلوط کردن گرافن با خوردگی - پوشش های مقاوم ، پاشش اتمی سازی اولتراسونیک بر روی سطح فلز می تواند یک پوشش محافظ متراکم را تشکیل دهد. این پوشش نه تنها می تواند فلز را از تماس با محیط خورنده خارجی جدا کند ، بلکه از خواص عالی گرافن برای تقویت مقاومت مکانیکی و مقاومت سایش پوشش نیز استفاده می کند و مقاومت خوردگی مواد فلزی را در محیط های سخت به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. به عنوان مثال ، در مهندسی دریایی ، استفاده از این پوشش گرافن برای قطعات ساختاری فلزی مانند کشتی ها و سیستم عامل های حفاری دریایی می تواند عمر خدمات خود را تا حد زیادی افزایش داده و هزینه های نگهداری و جایگزینی را کاهش دهد. در تهیه مواد کامپوزیت ، گرافن اسپری اولتراسونیک را می توان به طور مساوی در مواد ماتریس پراکنده کرد ، نقش فاز تقویت کننده را بازی کرد و به طور موثری خصوصیات مکانیکی مواد کامپوزیت را بهبود بخشید. به عنوان مثال ، اضافه کردن گرافن با اسپری اولتراسونیک به مواد کامپوزیت فیبر کربن که در میدان هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد می تواند استحکام و سفتی مواد را بهبود بخشد ، ضمن کاهش وزن مواد ، تضمین مواد را برای طراحی سبک وزن و پرواز با کارایی بالا از وسایل نقلیه هوافضا فراهم می کند.
میدان پزشکی
در زمینه زیست پزشکی ، تجهیزات پاشش اتمی سازی گرافن اولتراسونیک نیز پتانسیل کاربردی عالی را نشان داده است. به عنوان مثال ، در تهیه حامل های دارویی ، یک محلول گرافن حاوی داروها بر روی سطح نانوذرات از طریق اتمی سازی اولتراسونیک برای تهیه حامل های دارویی با عملکردهای خاص اسپری می شود. این شرکت هواپیمایی می تواند به زایمان دقیق و رهاسازی پایدار داروها ، بهبود اثر درمانی داروها و کاهش عوارض جانبی داروها بر روی بافتهای طبیعی دست یابد. از نظر حسگرهای زیستی ، با پاشیدن پوشش گرافن روی سطح سنسور ، می توان حساسیت و انتخاب سنسور را بهبود بخشید و تشخیص سریع و دقیق مولکول های بیولوژیکی حاصل می شود و ابزاری قدرتمند برای تشخیص بیماری و تحقیقات زیست پزشکی فراهم می کند.