Darbinė ultragarso grafeno atomizacijos purškimo įrangos šerdis pagrįsta ultragarsinių bangų kavitacijos efektu ir aukšto - dažnio vibracijos principu. Įrangą daugiausia sudaro ultragarsinis generatorius, keitiklis, purkštuko purškimas ir purškimo valdymo sistema.
Pradėjus įrangą, ultragarsinis generatorius sukuria aukštą - dažnio elektrinį signalą, kuris perduodamas į keitiklį. Keitiklis paprastai naudoja pjezoelektrinę keraminę medžiagą, kuri turi būdą, kad gavęs aukštą - dažnio elektrinį signalą, ji gali greitai paversti elektrinę energiją mechanine energija, sukeldamas smurtinę virpesį iki dešimčių tūkstančių kartų per sekundę ar net aukštesnius dažnius (20 kHz - 120 khz). Ši aukšta - dažnio vibracija perduodama į purkštuką. Kai grafeno tirpalas teka per purkštuką, esant galingam ultragarsinių bangų efektui, tirpalo viduje susidaro daugybė mažų kavitacijos burbuliukų. Šie burbuliukai sukuriami akimirksniu ir greitai sprogsta, sukuriant stiprią smūgio jėgą, atomizuodami grafeno tirpalą į ypač smulkius ir vienodus lašelius, kurių skersmuo yra tik keli mikronai (reguliuojami tarp 10 - 45 μm).
Skirtingai nuo tradicinio slėgio purškimo, kuris priklauso nuo didelių slėgio dujų, kad išpūstų skystį į lašelius, ultragarso atomizacijos purškimo lašelių formavimo procesas yra subtilesnis ir kontroliuojamas. Šie mikrono - dydžio grafeno tirpalo lašeliai yra purškiami ant substrato medžiagos paviršiaus stabiliai ir vienodai, vadovaujant tiksliai pakoreguotai aukštai - greičio oro srautui. Pasiekus substrato paviršių, lašeliai tolygiai nusėda ir plinta, o tirpikliui išgaruojant, palaipsniui formuojasi grafeno sluoksnis, padengtas vienodo storio, tankio ir tvirto sukibimo. Tikslai valdant pagrindinius parametrus, tokius kaip ultragarsinis dažnis, galia, tirpalo srauto greitis ir purškimo laikas, dangos storis gali būti tiksliai kontroliuojamas nanometro lygyje, o klaidų diapazonas gali būti stabiliai kontroliuojamas esant ± 3 nanometrai, o tai užtikrina patikimą taikymo scenarijų apsaugą ypač didelius dengimo tikslumo reikalavimus.
Taikymo laukai: naujovių ir plėtros įgalinimas keliose pramonės šakose
Elektroninės informacijos laukas
Gaminant lanksčius elektroninius prietaisus, pagrindinį vaidmenį vaidina ultragarsinis grafeno atomizacijos purškimo įranga. Tolygiai purškiant grafeno tirpalą ant lanksto polimero substrato, galima paruošti skaidrią laidžią plėvelę su dideliu laidumu ir geru lankstumu. Šis filmas yra plačiai naudojamas tokiuose produktuose kaip lanksčiai ekranai ir nešiojami elektroniniai prietaisai, todėl galima pasiekti plonumą, lankstumą ir aukštą elektroninių produktų našumą. Pavyzdžiui, lanksčiuose OLED ekranuose ultragarsiškai purškiamos grafeno laidžios plėvelės naudojamos kaip elektrodai. Palyginti su tradiciniais metaliniais elektrodais, jis gali ne tik pagerinti ekrano šviesos pralaidumą ir padaryti ekraną aiškesnį, bet ir padidinti ekrano lankstumą bei sumažinti lenkimo padarytos žalos riziką. Integruotoje grandinės gamyboje grafeno dangos gali būti naudojamos pagerinti drožlių šilumos išsklaidymo veikimą. Tolygiai purškiant grafeną ant lusto paviršiaus ir panaudojant puikų jo šilumos laidumą, drožlės sukeltą šilumą galima greitai išsklaidyti, efektyviai sumažinti lusto temperatūrą ir pagerinti mikroschemos stabilumą ir gyvenimą.
Energijos kaupimo ir konversijos laukas
Ličio baterijų lauke ultragarsinis grafeno tirpalo purškimas ant elektrodų medžiagų paviršiaus gali sukurti efektyvų laidų tinklą. Tai padeda žymiai pagerinti elektrodo laidumo ir elektronų perdavimo greitį, taip pagerinant ličio akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo efektyvumą bei ciklo tarnavimo laiką. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad ličio akumuliatorių elektrodų, apdorotų ultragarso purškimo grafenu, įkrovimo ir iškrovimo efektyvumas gali būti padidintas 20%- 30%, o akumuliatoriaus ciklo tarnavimo laikas gali būti pratęstas 30%- 50%, o tai suteikia svarbią techninę pagalbą dideliems - našumo skatinimui. Saulės elementų lauke grafeno danga pritaikius fotoelektrinių ląstelių paviršių gali pagerinti akumuliatoriaus šviesos absorbcijos efektyvumą ir įkrovos perdavimo efektyvumą, taip pagerinant saulės elementų fotoelektrinį konversijos efektyvumą. Tuo pačiu metu didelis grafeno stabilumas ir atsparumas korozijai taip pat gali pagerinti saulės elementų tarnybinį laiką lauko aplinkoje, sumažinti priežiūros sąnaudas ir skatinti efektyvų saulės energijos populiarumą ir plačiai paplitusią populiarumą.
Medžiagos apsaugos ir patobulinimo laukas
Kalbant apie metalo medžiagų apsaugą, sumaišius grafeną su korozija - atsparios dangos, ultragarsinis atomizavimas purškimas ant metalo paviršiaus gali sudaryti tankią apsauginę dangą. Ši danga gali ne tik efektyviai atskirti metalą nuo kontakto su išorine korozine terpe, bet ir panaudoti puikias grafeno savybes, kad padidintų mechaninio stiprumo ir dilimo atsparumą dangos atsparumui, ir žymiai pagerina metalo medžiagų atsparumą korozijai atšiaurioje aplinkoje. Pavyzdžiui, „Marine Engineering“ šios grafeno dangos naudojimas metalinėms konstrukcinėms dalims, tokioms kaip laivai ir jūros gręžimo platformos, gali labai pratęsti savo tarnavimo laiką ir sumažinti priežiūros bei pakeitimo sąnaudas. Rengiant kompozicines medžiagas, ultragarsinis purškiamas grafenas gali būti tolygiai išsklaidytas matricos medžiagoje, atlikti armatūrinės fazės vaidmenį ir efektyviai pagerinti kompozicinių medžiagų mechanines savybes. Pavyzdžiui, ultragarsiškai purškiamo grafeno pridėjimas prie anglies pluošto kompozicinių medžiagų, naudojamų aviacijos ir kosmoso lauke, gali pagerinti medžiagos stiprumą ir standumą, tuo pačiu sumažinant medžiagos svorį, suteikiant medžiagos garantiją lengvam dizainui ir aukštai - aviacijos ir kosmoso transporto priemonių našumui.
Biomedicinos laukas
Biomedicinos lauke ultragarsinis grafeno atomizacijos purškimo įranga taip pat parodė puikų taikymo potencialą. Pavyzdžiui, ruošiant narkotikų nešiotojus, ant ultragarso atomizacijos ant ultragarso atomizacijos purškiamas grafeno tirpalas, kuriame yra vaistų, kad būtų paruošti narkotikų nešiotojai, turintys specifines funkcijas. Šis nešiklis gali pasiekti tikslų vaistų tiekimą ir ilgalaikį išsiskyrimą, pagerinti vaistų terapinį poveikį ir sumažinti šalutinį vaistų poveikį normaliems audiniams. Kalbant apie biosensorius, purškiant grafeno dangą ant jutiklio paviršiaus, jutiklio jautrumą ir selektyvumą galima pagerinti, gali būti greitas ir tikslus biologinių molekulių nustatymas, užtikrinantis galingą įrankį ligos diagnozei ir biomedicininiams tyrimams.