Radna jezgra opreme za raspršivanje ultrazvučne atomizacije grafena temelji se na kavitacijskom učinku ultrazvučnih valova i principu visoke - frekvencijske vibracije. Oprema se uglavnom sastoji od ultrazvučnog generatora, pretvarača, atomizacije mlaznice i sustava upravljanja prskanjem.
Kada se oprema pokrene, ultrazvučni generator stvara visoki - frekvencijski električni signal koji se prenosi na pretvarač. Pretvarač obično koristi piezoelektrični keramički materijal, koji ima karakteristiku da nakon primanja električnog signala visoke - frekvencije može brzo pretvoriti električnu energiju u mehaničku energiju, stvarajući nasilne vibracije do desetaka tisuća vremena u sekundi ili čak veće frekvencije (20kHz - 120 khz). Ova visoka - frekvencijska vibracija prenosi se na mlaznicu za atomiranje. Kad otopina grafena teče kroz mlaznicu, pod snažnim učinkom ultrazvučnih valova, unutar otopine nastaju bezbroj sitnih kavitacijskih mjehurića. Ovi mjehurići se stvaraju odmah i puknu brzo, stvarajući snažnu udarnu silu, čime je otopina grafena u izuzetno fine i ujednačene kapljice promjera od samo nekoliko mikrona (podesiva između 10 - 45 μm).
Za razliku od tradicionalnog prskanja tlaka, koje se oslanja na visoki - tlačni plin za puhanje tekućine u kapljice, proces formiranja kapljica ultrazvučne atomizacije prskanja je osjetljiviji i kontroliraniji. Ove kapljice otopine grafena veličine mikrona prskaju se na površinu materijala supstrata na stabilan i ujednačen način pod vodstvom precizno prilagođenog protoka zraka velike velike - brzine. Nakon što dosegnu površinu supstrata, kapljice se ravnomjerno deponiraju i šire, a kako otapalo isparava, sloj grafenskog premaza s ujednačenom debljinom, gustoćom i čvrstom adhezijom se postupno formira. Kroz preciznu kontrolu ključnih parametara kao što su ultrazvučna frekvencija, snaga, brzina protoka otopine i vrijeme prskanja, debljina premaza može se precizno kontrolirati na razini nanometra, a raspon pogrešaka može se stabilno kontrolirati na ± 3 nanometra, što pruža pouzdanu zaštitu za scenarij primjene s izuzetno visokim zahtjevima za određivanje kotača.
Polja aplikacija: Omogućavanje inovacija i razvoja u više industrija
Polje elektroničkog informacija
U proizvodnji fleksibilnih elektroničkih uređaja, ultrazvučna oprema za raspršivanje grafena igra ključnu ulogu. Prskanjem otopine grafena ravnomjerno na fleksibilnom polimernom supstratu, može se pripremiti prozirni provodljivi film s velikom vodljivošću i dobrom fleksibilnošću. Ovaj se film široko koristi u proizvodima kao što su fleksibilni prikazi i nosivi elektronički uređaji, što omogućava postizanje tankoće, fleksibilnosti i visokih performansi elektroničkih proizvoda. Na primjer, u fleksibilnim OLED zaslonima, ultrazvučno raspršeni grafenski vodljivi filmovi koriste se kao elektrode. U usporedbi s tradicionalnim metalnim elektrodama, to ne samo da može poboljšati propusnost svjetlosti zaslona i učiniti zaslon jasnijim, već i poboljšati fleksibilnost zaslona i smanjiti rizik od oštećenja uzrokovane savijanjem. U proizvodnji integriranog kruga, grafenski premazi mogu se koristiti za poboljšanje performansi raspršivanja topline. Ravnomjerno prskanjem grafena na površini čipa i koristeći njegovu izvrsnu toplinsku vodljivost, toplina generirana čipom može se brzo raspršiti, učinkovito smanjujući temperaturu čipa i poboljšavajući radnu stabilnost i vijek trajanja čipa.
Polje za skladištenje energije i pretvorbu
U polju litijevih baterija, ultrazvučno prskanje otopine grafena na površini materijala za elektrode može izgraditi učinkovitu provodnu mrežu. To pomaže značajno poboljšati brzinu provodljivosti i prijenosa elektrona, poboljšavajući na taj način učinkovitost punjenja i ispuštanja i trajanja ciklusa litijske baterije. Eksperimentalni podaci pokazuju da se učinkovitost punjenja i ispuštanja elektroda litij baterija tretiranih ultrazvučnim raspršivanjem grafena može povećati za 20%- 30%, a vijek trajanja ciklusa baterije može se produžiti za 30%- 50%, što pruža važnu tehničku podršku za promicanje razvoja tehnologije litijske baterije i ispunjavanja baterija za skladištenje energije, itd. Za itd. U polju solarnih ćelija, primjena grafenskog premaza na površinu fotonaponskih ćelija može poboljšati učinkovitost apsorpcije svjetlosti baterije i učinkovitost prijenosa naboja, poboljšavajući na taj način učinkovitost fotoelektrične pretvorbe solarnih ćelija. Istodobno, visoka stabilnost i otpornost na koroziju grafena također mogu poboljšati radni vijek solarnih ćelija u vanjskim okruženjima, smanjiti troškove održavanja i promicati učinkovitu uporabu i široku popularizaciju solarne energije.
Polje zaštite i poboljšanja materijala
U smislu zaštite od metalnog materijala, nakon miješanja grafena s korozijom - otpornih na prevlake, ultrazvučna atomizacija prskanja na površini metala može tvoriti gustu zaštitnu prevlaku. Ovaj premaz ne može samo učinkovito izolirati metal iz kontakta s vanjskim korozivnim medijem, već također koristiti izvrsna svojstva grafena kako bi se poboljšala mehanička čvrstoća i otpornost na nošenje premaza i značajno poboljšala otpornost na koroziju metalnih materijala u teškim okruženjima. Na primjer, u morskom inženjerstvu, upotreba ovog grafenskog premaza za metalne strukturne dijelove poput brodova i platformi za bušenje na moru može uvelike proširiti svoj radni vijek i smanjiti troškove održavanja i zamjene. U pripremi kompozitnih materijala, ultrazvučni raspršeni grafen može se ravnomjerno raspršiti u matričnom materijalu, igrati ulogu faze ojačanja i učinkovito poboljšati mehanička svojstva kompozitnih materijala. Na primjer, dodavanje ultrazvučno raspršenog grafena kompozitnim materijalima od karbonskih vlakana koji se koriste u zrakoplovnom polju može poboljšati čvrstoću i krutost materijala, istovremeno smanjujući težinu materijala, pružajući jamstvo materijala za lagani dizajn i visok - performanse leta zrakoplovnih vozila.
Biomedicinsko polje
U biomedicinskom polju ultrazvučna oprema za raspršivanje grafena također je pokazala veliki potencijal primjene. Na primjer, u pripremi nosača lijekova, otopina grafena koja sadrži lijekove prska se na površini nanočestica ultrazvučnom atomizacijom kako bi se pripremili nosači lijekova sa specifičnim funkcijama. Ovaj nosač može postići precizno isporuku i trajno oslobađanje lijekova, poboljšati terapijski učinak lijekova i smanjiti nuspojave lijekova na normalna tkiva. U smislu biosenzora, prskanjem grafenskog premaza na površini senzora, može se poboljšati osjetljivost i selektivnost senzora, a može se postići brzo i precizno otkrivanje bioloških molekula, pružajući snažan alat za dijagnozu bolesti i biomedicinska istraživanja.