超聲波石墨烯制備剝離設(shè)備的效率研究

　　超聲波可以在有機(jī)溶劑、表面活性劑/水溶液或離子液體中制備石墨烯。這意味著可以避免使用強(qiáng)氧化或還原劑。科學(xué)家曾在超聲作用下通過(guò)剝離產(chǎn)生了石墨烯。超聲波處理濃度為1mg/ml石墨烯氧化物的熔液，AFM圖像顯示總是存在具有均勻厚度的薄片(1nm)，這些良好的氧化石墨烯剝離樣品中沒(méi)有厚度大于1nm或厚度小于1nm的石墨烯薄片，由此得出結(jié)論，在這些條件下，實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯全剝落得到單個(gè)氧化石墨烯薄片。
 

　　在超聲波石墨烯制備剝離設(shè)備的處理過(guò)程中，剝離力來(lái)源于液相中空化氣泡的形成。空化引發(fā)的氣泡分布在石墨粉片層中，當(dāng)這些氣泡破碎，微型氣流與振動(dòng)波立即作用于石墨粉表面，導(dǎo)致應(yīng)力波沿著石墨粉片層擴(kuò)展下去。根據(jù)應(yīng)力波理論，一旦壓縮波在石墨粉界面?zhèn)鞑ィ瑧?yīng)力波會(huì)反射回來(lái)作用于本體。因此，許多微型氣泡的破碎會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的應(yīng)力作用于石墨粉片層之間，就像強(qiáng)有力的“吸盤”一樣，來(lái)剝離石墨粉片層。
 

　　關(guān)于超聲剝離石墨烯的效率，無(wú)論是超聲浴或者超聲桿，如果超聲振動(dòng)源的位置是固定的，液相中的空穴區(qū)域也是固定的。這樣終并不能夠?qū)崿F(xiàn)有效剝離：
 

　　強(qiáng)空穴區(qū)域的石墨粉會(huì)被剝離很多次，而低空穴強(qiáng)度區(qū)域的石墨粉是完好無(wú)損的。特別是如果溶液中最初石墨粉的濃度非常高，部分石墨粉會(huì)沉降在容器底部，保持未剝離的狀態(tài)。所以，一個(gè)移動(dòng)的空穴區(qū)域或者超聲過(guò)程中伴隨攪拌有利于于剝離效率的提升。