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  石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，幾乎完全透明，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm²/Vs，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10^-8Ω/m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。石墨烯材料優(yōu)異的物理和結(jié)構(gòu)特性使其在電子、傳感、涂料和光電器件等多領(lǐng)域表現(xiàn)出非凡的應(yīng)用潛力。

  目前石墨烯的各類合成技術(shù)都已經(jīng)成熟，現(xiàn)有的石墨烯材料大多采用氧化還原法制備。氧化還原法制備石墨烯材料具有操作簡單，產(chǎn)物可加工性好等優(yōu)點(diǎn)。但是石墨烯材料難以在其他基體中分散，是制約其大規(guī)模應(yīng)用的難點(diǎn)，需要一種能很好松團(tuán)、分散的設(shè)備進(jìn)行處理后才能發(fā)揮其真正優(yōu)良的特性。

圖1 石墨烯的結(jié)構(gòu)

超高壓均質(zhì)作為現(xiàn)如今最為先進(jìn)的濕法高壓分散技術(shù)，為石墨烯材料的上述問題提供了非常好的納米均質(zhì)解決方案，可以解決粒徑細(xì)化和分散均一的問題。

1. TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)介紹：

  TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)采用高壓噴射原理，能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的剪切力，碰撞力，氣穴力，從而將大量能量集中作用于物料，使物料的成分以完全的均質(zhì)的狀態(tài)存在，能夠大幅提升效率。通過調(diào)控均質(zhì)機(jī)來達(dá)到理想的粒徑分布效果，且不會產(chǎn)生金屬材料污染，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研發(fā)到大生產(chǎn)的線形放大，為石墨烯等高價(jià)值材料提供可靠的技術(shù)方案。

  TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)不堵不漏，采用10寸工業(yè)觸控屏，可實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力曲線圖，最高壓力可達(dá)4000bar。

圖2 均質(zhì)機(jī)原理圖

圖3 各型號的TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)

2. 實(shí)驗(yàn)描述：

　  首先，用MICCRA D-9高剪切分散機(jī)預(yù)處理石墨烯分散液。

圖4 MICCRA D-9高剪切分散機(jī)

  然后，將預(yù)處理后的石墨烯分散液放入TRILOS ND100超高壓納米均質(zhì)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中，壓力：1500-2000bar；處理次數(shù)：3次。

圖5 超高壓均質(zhì)實(shí)驗(yàn)

  超高壓產(chǎn)生能量瞬間的轉(zhuǎn)化，引發(fā)劇烈的空化、爆破、碰撞、剪切等效應(yīng)，使分子間的非極性共價(jià)鍵斷裂，在瞬時(shí)高壓釋放的時(shí)候，石墨烯片變薄，對應(yīng)的溶液可以穩(wěn)定分散。

圖6 石墨烯分散效果電鏡圖

3. 結(jié)論

  采用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機(jī)，可穩(wěn)定分散石墨烯溶液，達(dá)到了比較先進(jìn)的水平。此外，也可接入在線粘度計(jì)、在線粒度儀和在線近紅外分析儀等儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，為研發(fā)和工藝人員對產(chǎn)品的進(jìn)一步生產(chǎn)提供迅速的判斷依據(jù)。

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