הגרעין העובד של ציוד ריסוס אטומיזציה של גרפן קולי מבוסס על אפקט ה- cavitation של גלים קוליים ועל העיקרון של רטט תדר גבוה. הציוד מורכב בעיקר מגנרטור קולי, מתמר, זרבובית מרסנת ומערכת בקרת ריסוס.
עם הפעלת הציוד, הגנרטור הקולי מייצר אות חשמלי גבוה - תדר, המועבר למתמר. המתמר משתמש בדרך כלל בחומר קרמיקה פיזואלקטרי, שיש לו את המאפיין שאחרי קבלת האות החשמלי הגבוה של התדר, הוא יכול להמיר במהירות אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית, לייצר תנודות אלימות של עד עשרות אלפי פעמים בשנייה או אפילו בתדרים גבוהים יותר (20khz - 120kHz). רטט תדר גבוה זה משודר לזרבוב המרסס. כאשר תמיסת הגרפן זורמת דרך הזרבובית, תחת ההשפעה החזקה של גלים קוליים, אינספור בועות קוויטציה זעירות נוצרות בתוך הפיתרון. בועות אלה נוצרות באופן מיידי ומתפרצות במהירות, ומייצרות כוח השפעה חזק, ומריסות את תמיסת הגרפן לטיפות עדינות ואחידות במיוחד בקוטר של רק מיקרון בודדות (ניתן להתאמה בין 10 - 45 מיקרומטר).
בניגוד לריסוס לחץ מסורתי, הנשען על גז לחץ גבוה לפוצץ נוזלים לטיפות, תהליך היווצרות הטיפות של ריסוס אטומיזציה קולי הוא עדין יותר ושולט. טיפות תמיסת גרפן בגודל מיקרון - אלה מרוססות על פני חומר המצע באופן יציב ואחיד בהנחיית זרימת אוויר מהירה מותאמת במדויק. לאחר שהגיעו אל פני המצע, הטיפות מופקדות ומתפשטות באופן שווה, וככל שהממס מתאדה, נוצרת בהדרגה שכבה של ציפוי גרפן בעובי אחיד, צפיפות והדבקה יציבה. באמצעות שליטה מדויקת של פרמטרי מפתח כמו תדר קולי, כוח, קצב זרימת פתרונות וזמן ריסוס, ניתן לשלוט על עובי הציפוי במדויק ברמת הננומטר, וניתן לשלוט על טווח השגיאות ביציבות ב ± 3 ננומטרים, המספקים הגנה אמינה לתרחישי יישום עם דרישות אפקטיביות גבוהה במיוחד.
שדות יישומים: הפעלת חדשנות ופיתוח בתעשיות מרובות
שדה מידע אלקטרוני
בייצור מכשירים אלקטרוניים גמישים, ציוד ריסוס ריסוס גרפן קולי ממלא תפקיד מפתח. על ידי ריסוס תמיסת הגרפן באופן שווה על מצע פולימר גמיש, ניתן להכין סרט מוליך שקוף עם מוליכות גבוהה וגמישות טובה. סרט זה נמצא בשימוש נרחב במוצרים כמו תצוגות גמישות ומכשירים אלקטרוניים לבישים, מה שמאפשר להשיג רזון, גמישות וביצועים גבוהים של מוצרים אלקטרוניים. לדוגמה, בתצוגות OLED גמישות, סרטים מוליכים גרפין מרוססים אולטרה -סונטוניים משמשים כאלקטרודות. בהשוואה לאלקטרודות מתכת מסורתיות, זה לא יכול רק לשפר את העברת האור של המסך ולהבהיר את התצוגה, אלא גם לשפר את הגמישות של המסך ולהפחית את הסיכון לנזק הנגרם כתוצאה מכפיפה. בייצור מעגלים משולבים ניתן להשתמש בציפויי גרפן כדי לשפר את ביצועי פיזור החום של שבבים. על ידי ריסוס גרפן באופן שווה על פני השבב וניצול המוליכות התרמית המצוינת שלו, ניתן להתפזר במהירות את החום שנוצר על ידי השבב, ולהפחית ביעילות את טמפרטורת השבב ולשפר את יציבות התפעול ואת חייו של השבב.
שדה אחסון והמרת אנרגיה
בשדה סוללות ליתיום, ריסוס קולי של תמיסת גרפן על פני חומרי האלקטרודה יכול לבנות רשת מוליכה יעילה. זה עוזר לשפר משמעותית את המוליכות ואת קצב העברת האלקטרונים של האלקטרודה, ובכך לשפר את יעילות הטעינה והפרקה ואת חיי המחזור של סוללת הליתיום. נתונים ניסיוניים מראים כי ניתן להגדיל את יעילות הטעינה והפרקה של אלקטרודות סוללת ליתיום שטופלו בריסוס קולי ב -20%ב- 20%- 30%, וניתן להרחיב את חיי מחזור הסוללה ב -30%- 50%, המספק תמיכה טכנית חשובה לקידום פיתוח של טכנולוגיית סוללות ליתיום ולמיון בצרכים של כלי דרישים חשמליים, כוחות כוח אחסון אנרגיה וכו '. בתחום תאים סולאריים, יישום ציפוי גרפן על פני השטח של תאים פוטו -וולטאיים יכול לשפר את יעילות ספיגת האור של הסוללה ואת יעילות העברת הטעינה, ובכך לשפר את יעילות ההמרה הפוטואלקטרית של תאים סולאריים. יחד עם זאת, היציבות הגבוהה והתנגדות הקורוזיה של גרפן יכולים גם לשפר את חיי השירות של תאים סולאריים בסביבות חיצוניות, להפחית את עלויות התחזוקה ולקדם את השימוש היעיל והפופולריות הנרחבת של אנרגיה סולארית.
תחום הגנה ושיפור חומרים
מבחינת הגנה על חומרי מתכת, לאחר ערבוב גרפן עם ציפויים עמידים בפני קורוזיה, ריסוס אטומיזציה קולית על פני המתכת יכול ליצור ציפוי מגן צפוף. ציפוי זה לא יכול רק לבודד ביעילות את המתכת ממגע עם המדיום המאכל החיצוני, אלא גם לנצל את המאפיינים המצוינים של גרפן כדי לשפר את חוזק המכני ואת התנגדות השחיקה של הציפוי, ולשפר משמעותית את עמידות הקורוזיה של חומרי מתכת בסביבות קשות. לדוגמה, בהנדסה ימית, השימוש בציפוי גרפן זה לחלקים מבניים מתכתיים כמו אוניות ופלטפורמות קידוח מחוץ לחוף יכול להרחיב מאוד את חיי השירות שלהם ולהפחית את עלויות התחזוקה והחלפה. בהכנת חומרים מורכבים, גרפן מרוסס קולי יכול להתפזר באופן שווה בחומר המטריצה, למלא את התפקיד של שלב החיזוק ולשפר ביעילות את התכונות המכניות של חומרים מורכבים. לדוגמה, הוספת גרפן מרוסס אולטרה -סונטוני לחומרים מורכבים של סיבי פחמן המשמשים בשדה האווירי והחלל יכולה לשפר את חוזק החומר והקשיחות של החומר, תוך הפחתת משקל החומר, לספק ערבות חומרית לעיצוב קל משקל וטיסת ביצועים גבוהה של רכבי אווירה.
שדה ביו -רפואי
בשדה הביו -רפואי, ציוד ריסוס אטומיזציה של גרפן קולי הראה גם פוטנציאל יישום נהדר. לדוגמה, בהכנת נשאי תרופות, מרוסס תמיסת גרפן המכילה תרופות על פני השטח של חלקיקי ננו באמצעות אילום קולי להכנת נושאי תרופות עם פונקציות ספציפיות. מנשא זה יכול להשיג מסירה מדויקת ושחרור מתמשך של תרופות, לשפר את ההשפעה הטיפולית של תרופות ולהפחית את תופעות הלוואי של תרופות על רקמות רגילות. מבחינת חיישנים ביולוגיים, על ידי ריסוס ציפוי גרפן על פני החיישן, ניתן לשפר את הרגישות והסלקטיביות של החיישן, וניתן להשיג גילוי מהיר ומדויק של מולקולות ביולוגיות, המספק כלי רב עוצמה לאבחון מחלות ולמחקר ביו -רפואי.