Il nucleo funzionante dell'attrezzatura di spruzzatura di atomizzazione al grafene ad ultrasuoni si basa sull'effetto di cavitazione delle onde ad ultrasuoni e sul principio delle vibrazioni ad alta frequenza. L'apparecchiatura è composta principalmente da generatore ad ultrasuoni, trasduttore, ugello atomizzante e sistema di controllo di spruzzatura.
Quando l'apparecchiatura viene avviata, il generatore ad ultrasuoni genera un segnale elettrico ad alta frequenza, che viene trasmesso al trasduttore. Il trasduttore di solito utilizza materiale ceramico piezoelettrico, che ha la caratteristica che dopo aver ricevuto il segnale elettrico ad alta frequenza, può convertire rapidamente l'energia elettrica in energia meccanica, generando vibrazioni violente fino a decine di migliaia di volte al secondo o anche frequenze più alte (20kHz - 120KHz). Questa vibrazione ad alta frequenza viene trasmessa all'ugello atomizzante. Quando la soluzione di grafene scorre attraverso l'ugello, sotto il potente effetto delle onde ad ultrasuoni, all'interno della soluzione vengono generate innumerevoli minuscole bolle di cavitazione. Queste bolle vengono generate istantaneamente e scoppiano rapidamente, generando una forte forza di impatto, atomizzando la soluzione di grafene in goccioline estremamente fine e uniforme con un diametro di solo pochi micron (regolabile tra 10 - 45μm).
A differenza della tradizionale spruzzatura a pressione, che si basa su gas ad alta pressione per soffiare liquido in goccioline, il processo di formazione delle goccioline di spruzzatura ad ultrasuoni di atomizzazione è più delicato e controllabile. Queste goccioline di soluzione di grafene di dimensioni micron vengono spruzzate sulla superficie del materiale del substrato in modo stabile e uniforme sotto la guida di un flusso d'aria ad alta velocità ad alta velocità. Dopo aver raggiunto la superficie del substrato, le goccioline vengono depositate e diffuse uniformemente e, quando il solvente evapora, viene gradualmente formato uno strato di rivestimento di grafene con spessore uniforme, densità e adesione fissa. Attraverso il controllo preciso dei parametri chiave come la frequenza ad ultrasuoni, la potenza, la portata della soluzione e il tempo di spruzzatura, lo spessore del rivestimento può essere controllato con precisione a livello di nanometro e l'intervallo di errore può essere stabilmente controllato a ± 3 nanometri, che fornisce protezione affidabile per scenari di applicazione con requisiti di accuratezza estremamente elevati.
Campi di applicazione: consentire l'innovazione e lo sviluppo in più settori
Campo di informazioni elettroniche
Nella produzione di dispositivi elettronici flessibili, le apparecchiature di spruzzatura ad atomizzazione al grafene ad ultrasuoni svolgono un ruolo chiave. Spruzzando uniformemente la soluzione di grafene su un substrato polimerico flessibile, è possibile preparare un film conduttivo trasparente con alta conducibilità e una buona flessibilità. Questo film è ampiamente utilizzato in prodotti come display flessibili e dispositivi elettronici indossabili, consentendo di ottenere magrezza, flessibilità e alte prestazioni dei prodotti elettronici. Ad esempio, nei display OLED flessibili, gli elettrodi vengono utilizzati film conduttive di grafene spruzzati ad ultrasuoni. Rispetto agli elettrodi metallici tradizionali, non solo può migliorare la trasmissione della luce dello schermo e rendere più chiaro il display, ma anche migliorare la flessibilità dello schermo e ridurre il rischio di danni causati dalla flessione. Nella produzione di circuiti integrati, i rivestimenti di grafene possono essere utilizzati per migliorare le prestazioni di dissipazione del calore dei chip. Spruzzando uniformemente il grafene sulla superficie del chip e utilizzando la sua eccellente conducibilità termica, il calore generato dal chip può essere rapidamente dissipato, riducendo efficacemente la temperatura del chip e migliorando la stabilità operativa e la vita del chip.
Conservazione dell'energia e campo di conversione
Nel campo delle batterie al litio, la spruzzatura ad ultrasuoni della soluzione di grafene sulla superficie dei materiali elettrodi può creare una rete conduttiva efficiente. Ciò aiuta a migliorare significativamente la conducibilità e la velocità di trasferimento dell'elettrone dell'elettrodo, migliorando così l'efficienza di ricarica e scarica e la durata del ciclo della batteria al litio. I dati sperimentali mostrano che l'efficienza di ricarica e scarica degli elettrodi a batteria al litio trattati con grafene a spruzzo ad ultrasuoni può essere aumentata del 20%- 30%e la durata del ciclo della batteria può essere estesa del 30%- 50%, che fornisce un importante supporto tecnico per promuovere lo sviluppo della tecnologia della batteria al litio e soddisfare le esigenze delle veicoli elettrici, delle stazioni di archiviazione energetica, ecc. Per le alte batterie. Nel campo delle celle solari, l'applicazione del rivestimento di grafene sulla superficie delle celle fotovoltaiche può migliorare l'efficienza dell'assorbimento della luce della batteria e l'efficienza di trasferimento della carica, migliorando così l'efficienza della conversione fotoelettrica delle celle solari. Allo stesso tempo, l'elevata stabilità e la resistenza alla corrosione del grafene possono anche migliorare la durata delle celle solari in ambienti esterni, ridurre i costi di manutenzione e promuovere l'uso efficiente e la diffusa divulgazione dell'energia solare.
Protezione del materiale e campo di miglioramento
In termini di protezione del materiale metallico, dopo aver mescolato grafene con corrosione - rivestimenti resistenti, la spruzzatura di atomizzazione ad ultrasuoni sulla superficie metallica può formare un denso rivestimento protettivo. Questo rivestimento può non solo isolare efficacemente il metallo dal contatto con il mezzo corrosivo esterno, ma utilizzare anche le eccellenti proprietà del grafene per migliorare la resistenza meccanica e la resistenza all'usura del rivestimento e migliorare significativamente la resistenza alla corrosione dei materiali metallici in ambienti difficili. Ad esempio, nell'ingegneria marina, l'uso di questo rivestimento di grafene per parti strutturali in metallo come navi e piattaforme di perforazione offshore può estendere notevolmente la loro durata di servizio e ridurre i costi di manutenzione e sostituzione. Nella preparazione di materiali compositi, il grafene spruzzato ad ultrasuoni può essere uniformemente disperso nel materiale della matrice, svolgere il ruolo della fase di rinforzo e migliorare efficacemente le proprietà meccaniche dei materiali compositi. Ad esempio, l'aggiunta di grafene spruzzato ad ultrasuoni ai materiali compositi in fibra di carbonio utilizzati nel campo aerospaziale può migliorare la resistenza e la rigidità del materiale, riducendo al contempo il peso del materiale, fornendo la garanzia del materiale per il design leggero e il volo ad alta prestazione dei veicoli aerospaziali.
Campo biomedico
Nel campo biomedico, l'attrezzatura a spruzzatura di atomizzazione al grafene ad ultrasuoni ha anche mostrato un grande potenziale di applicazione. Ad esempio, nella preparazione di portatori di farmaci, una soluzione di grafene contenente farmaci viene spruzzata sulla superficie delle nanoparticelle attraverso l'atomizzazione ultrasonica per preparare i portatori di farmaci con funzioni specifiche. Questo vettore può ottenere un parto preciso e un rilascio prolungato di farmaci, migliorare l'effetto terapeutico dei farmaci e ridurre gli effetti collaterali dei farmaci sui tessuti normali. In termini di biosensori, spruzzando il rivestimento di grafene sulla superficie del sensore, la sensibilità e la selettività del sensore possono essere migliorate e si può ottenere una rilevazione rapida e accurata di molecole biologiche, fornendo un potente strumento per la diagnosi delle malattie e la ricerca biomedica.