石墨烯超聲制備裝置（生產線）

一、超聲在石墨烯制備中的作用

        超聲波設備在石墨烯制備中的應用，主要是在溶劑熱插層法和氧化還原法上，這兩種方法操作較為簡便，而且成本低于其他制備的方法，是目前國內大規模制備納米級石墨烯粉體主要采用的生產方式。由于超聲波在液體中會產生空化作用，形成微射流、振動等物理現象，微觀上，在液體中對懸浮顆粒起到一種高速攪拌、破碎、分離、分散的作用。簡單的講，就是超聲波在制備石墨烯的溶液中，能起到反應加速和催化的作用。
        已有研究表明，超聲波頻率和功率對石墨烯剝離效果有一定的影響。國彪公司針對石墨烯制備需求，精心設計石墨烯超聲制備設備，推出實驗級石墨烯超聲設備、石墨烯超聲制備中試機以及石墨烯超聲制備規模化生產裝置，滿足客戶的多類型、不同層次的需求。由于不同介質、濃度以及工藝的不同，對超聲波空化場（聲場）分布及強度需求不一樣，科研人員可通過實驗級石墨烯超聲設備，對液體中的空化效果進行控制和標定，通過實驗，確定空化效果，以達到期望的石墨烯剝離效果。在實驗達到預期效果后，企業可通過選擇石墨烯超聲制備中試機進行小試，中試機的空化場分布應與實驗級空化場盡量保持一致，該中試機各項參數應與規模化生產相一致，為后續確定生產規模奠定基礎。中試成熟后，即可通過串聯或并聯的方式，組成生產線，實現規模化生產。
       圖1列出了某一石墨烯制備方法的關鍵工藝流程，天然鱗片石墨經膨脹爐高溫膨脹后制成膨脹石墨，通過與自主創新的電化學工藝生產出的石墨烯量子點混合形成石墨烯量子點混合溶液，利用石墨烯量子點的剝離、分散、復合抗堆疊三合一作用（如圖2所示），經剪切、超聲后形成石墨烯剝離液，該剝離液經過濾、離心后，生成石墨烯微片。利用本項目方法可以制備出大部分片層數處于1~10層的高質量的石墨烯產品，制備得到的石墨烯產品的片層粒徑 > 1μm，片層結構均一，通透性較好，結構缺陷少。碳原轉化率大于90%，碳含量大于97%，C:O可以達到77.6，在導電性能和導熱性能上均遠遠優于氧化還原法制備的石墨烯產品。

圖1  高效液相剝離石墨烯制備工藝流程

二、大型石墨烯制備生產線設備

三、大型石墨烯制備生產線設備技術指標

四、性能優點

                                ①  工作方式：連續式、間歇式。?

                                ②  溫度控制范圍：10℃-75℃。?

                                ③  振幅范圍：10-70um。?

                                ④  采用智能數控電源，一鍵搜頻、自動跟頻。?

                                ⑤  多種運行模式可選，滿足客戶個性化需求。?

                                ⑥  多重故障保護機制，系統更穩定。?

                                ⑦  超聲輸出振幅大、空化強度高、聲場分布均勻。?

                                ⑧  系統輸出功率連續可調。?

                                ⑨  超聲控制系統支持擴展，可滿足千噸級石墨烯線的自動化生產及操作。?

                                ⑩  專業隔音設計，解決超聲噪音干擾。?

                                ?  連續運行可達6000小時。?

                                ?  德國振動子設計工藝，高效超聲作用。?                              

                                ?  支持靜態及循環運行，便于優化產線；? 

                                ?  10余條50噸以上石墨烯生產線已驗收；?