Nucleul de lucru al echipamentelor de pulverizare cu atomizare cu grafen ultrasunete se bazează pe efectul de cavitație al undelor ultrasonice și pe principiul vibrațiilor de frecvență ridicată. Echipamentul este compus în principal din generator cu ultrasunete, traductor, duză de atomizare și sistem de control de pulverizare.
Când echipamentul este pornit, generatorul de ultrasunete generează un semnal electric de înaltă frecvență, care este transmis către traductor. Traductorul folosește de obicei un material ceramic piezoelectric, care are caracteristica că, după ce a primit semnalul electric de înaltă frecvență, poate converti rapid energia electrică în energie mecanică, generând vibrații violente de până la zeci de mii de ori pe secundă sau chiar mai mari frecvențe (20kHz - 120kHz). Această vibrație de frecvență ridicată este transmisă duzei de atomizare. Când soluția de grafen curge prin duză, sub efectul puternic al undelor cu ultrasunete, în soluție sunt generate nenumărate bule de cavitație minuscule. Aceste bule sunt generate instantaneu și izbucnesc rapid, generând o forță de impact puternică, atomizând soluția de grafen în picături extrem de fine și uniforme, cu un diametru de doar câțiva microni (reglabil între 10 - 45μm).
Spre deosebire de pulverizarea tradițională de presiune, care se bazează pe gaz de înaltă presiune pentru a sufla lichidul în picături, procesul de formare a picăturilor de pulverizare cu atomizare cu ultrasunete este mai delicat și controlabil. Aceste picături cu soluție de grafen de dimensiuni micron sunt pulverizate pe suprafața materialului substrat într -o manieră stabilă și uniformă, sub îndrumarea unui flux de aer cu viteză ridicat de înaltă ajustat precis. După ce a ajuns la suprafața substratului, picăturile sunt depuse uniform și răspândite, iar pe măsură ce solventul se evaporă, se formează treptat un strat de acoperire grafen cu grosime uniformă, densitate și adeziune fermă. Prin controlul precis al parametrilor cheie, cum ar fi frecvența cu ultrasunete, puterea, debitul soluției și timpul de pulverizare, grosimea acoperirii poate fi controlată precis la nivelul nanometrului, iar intervalul de eroare poate fi controlat stabil la ± 3 nanometri, care asigură o protecție fiabilă pentru scenariile de aplicare cu cerințe de precizie de acoperire extrem de ridicate.
Câmpuri de aplicații: Activarea inovației și dezvoltării în mai multe industrii
Câmp de informații electronice
În fabricarea dispozitivelor electronice flexibile, echipamentele de pulverizare cu atomizare cu grafen ultrasonic joacă un rol cheie. Prin pulverizarea soluției de grafen uniform pe un substrat de polimer flexibil, poate fi preparată o peliculă conductivă transparentă, cu o conductivitate ridicată și o bună flexibilitate. Acest film este utilizat pe scară largă în produse precum afișaje flexibile și dispozitive electronice purtabile, ceea ce face posibilă obținerea subțirii, flexibilitatea și performanța ridicată a produselor electronice. De exemplu, în afișaje OLED flexibile, filmele conductoare cu grafen pulverizate cu ultrasunete sunt utilizate ca electrozi. În comparație cu electrozii metalici tradiționali, nu poate doar să îmbunătățească transmiterea luminii a ecranului și să clarifice afișajul, dar poate îmbunătăți flexibilitatea ecranului și reduce riscul de daune cauzate de îndoire. În fabricarea integrată a circuitului, acoperirile de grafen pot fi utilizate pentru a îmbunătăți performanța de disipare a căldurii a jetoanelor. Prin pulverizarea uniformă a grafenului pe suprafața cipului și folosind conductivitatea termică excelentă, căldura generată de cip poate fi rapid disipată, reducând efectiv temperatura cipului și îmbunătățind stabilitatea și durata de viață a cipului.
Câmp de stocare și conversie a energiei
În domeniul bateriilor de litiu, pulverizarea cu ultrasunete a soluției de grafen pe suprafața materialelor cu electrozi poate construi o rețea conductivă eficientă. Acest lucru ajută la îmbunătățirea semnificativă a ratei de transfer de conductivitate și electroni a electrodului, îmbunătățind astfel încărcarea și descărcarea eficienței și duratei de viață a ciclului bateriei de litiu. Datele experimentale arată că eficiența de încărcare și descărcare a electrozilor cu baterii cu litiu tratați cu grafen cu pulverizare cu ultrasunete poate fi crescută cu 20%- 30%, iar durata de viață a ciclului bateriei poate fi prelungită cu 30%- 50%, ceea ce oferă asistență tehnică importantă pentru promovarea dezvoltării tehnologiei cu baterii de litiu și pentru satisfacerea nevoilor vehiculelor electrice, a stațiilor de energie electrică, etc. În domeniul celulelor solare, aplicarea acoperirii de grafen pe suprafața celulelor fotovoltaice poate îmbunătăți eficiența de absorbție a luminii și eficiența transferului de încărcare a bateriei, îmbunătățind astfel eficiența de conversie fotoelectrică a celulelor solare. În același timp, stabilitatea ridicată și rezistența la coroziune a grafenului poate îmbunătăți, de asemenea, durata de viață a celulelor solare în medii exterioare, poate reduce costurile de întreținere și poate promova utilizarea eficientă și popularizarea pe scară largă a energiei solare.
Câmp de protecție și îmbunătățire a materialelor
În ceea ce privește protecția materialelor metalice, după amestecarea grafenului cu coroziune - acoperiri rezistente, pulverizarea atomizării cu ultrasunete pe suprafața metalică poate forma o acoperire de protecție densă. Această acoperire nu poate izola eficient metalul de contactul cu mediul coroziv extern, dar, de asemenea, utilizează proprietățile excelente ale grafenului pentru a îmbunătăți rezistența mecanică și rezistența la uzură a acoperirii și îmbunătățește semnificativ rezistența la coroziune a materialelor metalice în medii dure. De exemplu, în inginerie marină, utilizarea acestei acoperiri de grafen pentru piese structurale metalice, cum ar fi navele și platformele de foraj offshore, își poate extinde foarte mult durata de viață și poate reduce costurile de întreținere și înlocuire. În pregătirea materialelor compozite, grafenul pulverizat cu ultrasunete poate fi dispersat uniform în materialul matricial, joacă rolul fazei de consolidare și îmbunătățesc eficient proprietățile mecanice ale materialelor compozite. De exemplu, adăugarea de grafen pulverizat cu ultrasunete la materiale compozite din fibră de carbon utilizată în câmpul aerospațial poate îmbunătăți rezistența și rigiditatea materialului, reducând în același timp greutatea materialului, oferind garanție materială pentru proiectarea ușoară și zborul ridicat de performanță a vehiculelor aerospatiale.
Câmp biomedical
În câmpul biomedical, echipamentele de pulverizare cu atomizare cu grafen cu ultrasunete au arătat, de asemenea, un potențial mare de aplicare. De exemplu, în prepararea transportatorilor de medicamente, o soluție de grafen care conține medicamente este pulverizată pe suprafața nanoparticulelor prin atomizare cu ultrasunete pentru a pregăti purtătorii de medicamente cu funcții specifice. Acest purtător poate obține o livrare precisă și o eliberare susținută de medicamente, să îmbunătățească efectul terapeutic al medicamentelor și să reducă efectele secundare ale medicamentelor asupra țesuturilor normale. În ceea ce privește biosenzorii, prin pulverizarea acoperirii de grafen pe suprafața senzorului, sensibilitatea și selectivitatea senzorului poate fi îmbunătățită și poate fi realizată o detectare rapidă și precisă a moleculelor biologice, oferind un instrument puternic pentru diagnosticul bolii și cercetarea biomedicală.