O núcleo de traballo dos equipos de pulverización de atomización de grafeno por ultrasóns baséanse no efecto de cavitación das ondas ultrasónicas e no principio de vibración de alta frecuencia. O equipo está composto principalmente por xerador de ultrasóns, transductor, boquilla atomizante e sistema de control de pulverización.
Cando se inicia o equipo, o xerador de ultrasóns xera un sinal eléctrico de alta frecuencia, que se transmite ao transductor. O transductor adoita empregar material cerámico piezoeléctrico, que ten a característica que despois de recibir o sinal eléctrico de alta frecuencia, pode converter rapidamente a enerxía eléctrica en enerxía mecánica, xerando vibracións violentas de ata decenas de miles de veces por segundo ou aínda máis altas (20kHz - 120kHz). Esta vibración de alta frecuencia transmítese á boquilla atomizante. Cando a solución de grafeno flúe pola boquilla, baixo o poderoso efecto das ondas ultrasónicas, xéranse infinidade de pequenas burbullas de cavitación dentro da solución. Estas burbullas xéranse ao instante e estoupan rapidamente, xerando unha forza de impacto forte, atomizando a solución de grafeno en pingas extremadamente finas e uniformes cun diámetro de só uns poucos micras (axustables entre 10 - 45μm).
A diferenza da pulverización de presión tradicional, que depende de gas de alta presión para soprar líquido en pingas, o proceso de formación de pingas de pulverización de atomización por ultrasóns é máis delicado e controlable. Estas pingas de solución de grafeno de tamaño de micras son pulverizadas na superficie do material do substrato dun xeito estable e uniforme baixo a dirección dun fluxo de aire de alta velocidade con precisión axustado. Despois de chegar á superficie do substrato, as pingas son depositadas e propagadas uniformemente e, a medida que o disolvente se evapora, fórmase unha capa de revestimento de grafeno con grosor uniforme, densidade e adhesión firme fórmase gradualmente. A través do control preciso de parámetros clave como a frecuencia ultrasónica, a potencia, o caudal de solución e o tempo de pulverización, o grosor do revestimento pódese controlar con precisión a nivel de nanómetro, e o rango de erro pode controlarse de forma estable a ± 3 nanómetros, que proporciona unha protección fiable para escenarios de aplicacións con requisitos de precisión extremadamente altos.
Campos de aplicación: habilitar a innovación e o desenvolvemento en varias industrias
Campo de información electrónica
Na fabricación de dispositivos electrónicos flexibles, os equipos de pulverización de atomización de grafeno por ultrasóns xogan un papel clave. Ao pulverizar a solución de grafeno uniformemente sobre un substrato de polímero flexible, pódese preparar unha película condutora transparente con alta condutividade e boa flexibilidade. Esta película é amplamente utilizada en produtos como pantallas flexibles e dispositivos electrónicos que se poden levar, permiten conseguir a delgadeza, flexibilidade e alto rendemento de produtos electrónicos. Por exemplo, en pantallas OLED flexibles, as películas condutivas de grafeno pulverizadas por ultrasóns úsanse como electrodos. En comparación cos electrodos metálicos tradicionais, non só pode mellorar a transmisión de luz da pantalla e facer máis clara a pantalla, senón tamén mellorar a flexibilidade da pantalla e reducir o risco de danos causados pola flexión. Na fabricación de circuítos integrados, pódense usar revestimentos de grafeno para mellorar o rendemento de disipación de calor dos chips. Pulverizando uniformemente o grafeno na superficie do chip e utilizando a súa excelente condutividade térmica, a calor xerada polo chip pódese disipar rapidamente, reducindo efectivamente a temperatura do chip e mellorando a estabilidade e a vida do chip.
Campo de almacenamento de enerxía e conversión
No campo das baterías de litio, a pulverización por ultrasóns da solución de grafeno na superficie dos materiais de electrodos pode construír unha rede condutora eficiente. Isto axuda a mellorar significativamente a condutividade e a taxa de transferencia de electróns do electrodo, mellorando así a eficiencia de carga e descarga e a vida en bicicleta da batería de litio. Os datos experimentais mostran que a eficiencia de carga e descarga dos electrodos de batería de litio tratados con grafeno de pulverización por ultrasóns pode incrementarse nun 20%- 30%, e a vida do ciclo da batería pódese ampliar nun 30%- 50%, o que proporciona soporte técnico importante para promover o desenvolvemento de baterías de litio e satisfacer as necesidades de vehículos eléctricos de enerxía eléctrica, etc. para o desenvolvemento de baterías de litio. No campo das células solares, aplicar o revestimento de grafeno á superficie das células fotovoltaicas pode mellorar a eficiencia de absorción de luz da batería e a eficiencia de transferencia de carga, mellorando así a eficiencia de conversión fotoeléctrica das células solares. Ao mesmo tempo, a alta estabilidade e resistencia á corrosión do grafeno tamén pode mellorar a vida útil das células solares en ambientes ao aire libre, reducir os custos de mantemento e promover o uso eficiente e a popularización xeneralizada da enerxía solar.
Campo de protección e mellora de materiais
En termos de protección do material metálico, despois de mesturar grafeno con corrosión - Revestimentos resistentes, a pulverización de atomización por ultrasóns na superficie metálica pode formar un revestimento protector denso. Este revestimento non só pode illar eficazmente o metal do contacto co medio corrosivo externo, senón que tamén utilizar as excelentes propiedades do grafeno para mellorar a resistencia mecánica e o desgaste do revestimento e mellorar significativamente a resistencia á corrosión dos materiais metálicos en ambientes duros. Por exemplo, na enxeñaría mariña, o uso deste revestimento de grafeno para pezas estruturais metálicas como buques e plataformas de perforación offshore pode ampliar enormemente a súa vida útil e reducir os custos de mantemento e substitución. Na preparación de materiais compostos, o grafeno pulverizado por ultrasóns pode dispersarse uniformemente no material da matriz, xogar o papel da fase de reforzo e mellorar efectivamente as propiedades mecánicas dos materiais compostos. Por exemplo, engadir grafeno pulverizado por ultrasóns a materiais compostos de fibra de carbono empregados no campo aeroespacial pode mellorar a resistencia e a rixidez do material, ao tempo que reduce o peso do material, proporcionando garantía de material para o deseño lixeiro e o voo de alto rendemento dos vehículos aeroespaciais.
Campo biomédico
No campo biomédico, os equipos de pulverización de atomización de grafeno ultrasóns tamén demostraron un gran potencial de aplicación. Por exemplo, na preparación de portadores de drogas, unha solución de grafeno que contén fármacos é pulverizada na superficie das nanopartículas mediante unha atomización por ultrasóns para preparar os portadores de medicamentos con funcións específicas. Este transportista pode conseguir un parto preciso e liberación sostida de medicamentos, mellorar o efecto terapéutico das drogas e reducir os efectos secundarios das drogas nos tecidos normais. En termos de biosensores, pulverizando o revestimento de grafeno na superficie do sensor, pódese mellorar a sensibilidade e selectividade do sensor e pódese conseguir unha detección rápida e precisa de moléculas biolóxicas, proporcionando unha poderosa ferramenta para o diagnóstico de enfermidades e a investigación biomédica.