گرافین کی تیاری میں الٹراسونک ڈسپریشن کا کردار

الٹراسونک ڈسپرسن گریفائیٹ فلیکس یا ذرات سے گرافین کی پرتیں تیار کرنے کا ایک قابل اعتماد طریقہ ہے۔ دیگر عام پھیلاؤ تکنیک جیسے بال ملز، رول ملز یا ہائی شیر مکسرز جارحانہ ری ایجنٹس اور سالوینٹس کے استعمال کے لئے حساس ہوتے ہیں۔ الٹراسونک ڈسپریشن ٹیکنالوجی اس مسئلے پر اچھی طرح قابو پا سکتی ہے اور گرافین مواد کو موثر طریقے سے تیار کر سکتی ہے۔

الٹراسونک ڈسپریشن مائع میں گرافین کو منتشر حالت میں تبدیل کرتا ہے، یعنی الٹراسونک ارتعاش کے اثر کی وجہ سے ٹھوس یا سیال کی باریک یا الٹرفائن الٹراسونک پیسنا۔ مائع میڈیم میں پیدا ہونے والے الٹراسونک فیلڈ کی خصوصیت کی وجہ سے، الٹراسونک ڈسپریشن ایک انتہائی منتشر وردی، کیمیائی طور پر خالص معطلی (ذراتی سائز 1 μm سے کم) فراہم کرتا ہے۔

01

گرافین کی الٹراسونک تیاری کا اصول

گرافین کی الٹراسونک تیاری کیویٹیشن اثر پر مبنی ہے، لہذا گرافین کے اندر کوانٹم ساخت تباہ نہیں ہوگی۔ الٹراسونک کیویٹیشن ہائی پاور الٹراسونک لہروں کے ذریعے ہائی فریکوئنسی ایمپلیٹیوڈز پیدا کرتا ہے۔ ہائی پاور الٹراساؤنڈ مائعات کے علاج کے لئے استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے اختلاط، ایملسیفنگ، پھیلاؤ اور ڈیگلومیریٹنگ یا پیسنا۔ جب ایک مائع کو زیادہ شدت پر صوتی کیا جاتا ہے، آواز کی لہریں مائع درمیانے میں پھیلنے کی وجہ سے ہائی پریشر (کمپریشن) اور کم دباؤ (عکاسی) کے متبادل ادوار کو اس شرح پر پیدا کرتی ہیں جو فریکوئنسی پر منحصر ہوتی ہیں۔ کم دباؤ کے ادوار میں اعلی شدت الٹراسونک لہروں مائع میں چھوٹے ویکیوم بلبلے یا خالی جگہیں پیدا کرتے ہیں. جب بلبلے ایک ایسے حجم تک پہنچ جاتے ہیں جہاں وہ توانائی جذب نہیں کر سکتے تو وہ ہائی پریشر کے چکر میں پرتشدد طور پر گر جاتے ہیں۔ اس مظہر کو کیویٹیشن کہا جاتا ہے۔

الٹراسونک ڈسپرسن ڈیوائس مائع میں ہائی فریکوئنسی وائبریشن منتقل کرتی ہے، اور اس میکانیکی دباؤ کا اطلاق گرافین ذرات کے جمع شدہ کو الگ کر سکتا ہے۔ جب مائع کو صوتی بنانے پر، مائع درمیانے میں پھیلنے والی آواز کی لہریں ہائی پریشر (کمپریشن) اور کم دباؤ (عکاسی) کے متبادل ادوار کا سبب بنتی ہیں۔ مائع اتصال میں الٹراسونک کیویٹیشن کے نتیجے میں 1000 کلومیٹر فی گھنٹہ (تقریبا 600 میل فی گھنٹہ) تک کی تیز رفتار مائع جیٹ طیاروں کی رفتار ہوتی ہے۔ یہ جیٹ ذرات کے درمیان ہائی پریشر پر مائع کو نچوڑتا ہے اور گرافین کو ایک دوسرے سے الگ کرتا ہے۔ چھوٹے ذرات مائع جیٹ سے تیز ہوتے ہیں اور تیز رفتاری سے ٹکراتے ہیں۔ تیز رفتار تصادم سے پیدا ہونے والی تیز شدت کی صدمے کی لہر مسلسل گریفائیٹ جسم کی سطح پر کام کرتی ہے اور گریفائیٹ عکاسی کرے گا اور تناؤ پیدا کرے گا۔ جب مائیکرو بلبلوں کی ایک بڑی تعداد ٹوٹ جاتی ہے، گریفائیٹ فلیکس کے درمیان تناؤ مسلسل بڑھتا جاتا ہے، اور گرافین فلیکس بتدریج خارج ہو جاتے ہیں۔

02 گرافین کا اخراج اور پھیلاؤ

اگر گرافین کو مواد کے طور پر استعمال کرنا ہے تو اسے پہلے فارمولیشن میں یکساں طور پر منتشر کرنا ہوگا۔ گرافین کی ہائیڈروفوبیسٹی کی وجہ سے، سرفیکٹنٹس یا ڈسپرنٹس کے استحکام کے بغیر زیادہ ارتکاز والے گرافین ڈسپریشن حاصل کرنا مشکل ہے۔

گرافین نینو شیٹس (جی این پیز) ہائی پاور سونکیشن کے ذریعے ایک سالوینٹ میں گریفائیٹ کو خارج کرکے من گھڑت بنایا جاسکتا ہے۔ الٹراسونک ایکسفولیٹڈ گرافین کو بائیو پولیمر کے ساتھ فعال کیا جا سکتا ہے تاکہ پانی کو پھیلنے والا گرافین حاصل کیا جا سکے۔ سنتھیسائزڈ گرافین کو الٹراسونک کیویٹیشن کے ذریعے مستحکم پانی پر مبنی پھیلاؤ میں مزید پروسیس کیا جاسکتا ہے۔ اجتماعیت آسانی سے اس وقت ہوتی ہے جب گرافین نینو میٹریل کو مائع میں ملایا جاتا ہے، اور الٹراسونک ڈسپریشن آبی اور غیر آبی معطلیوں میں جمع شدہ گرافین کو توڑ سکتا ہے، جو نینو مواد کی مکمل صلاحیت کو سامنے لا سکتا ہے۔

گرافین آکسائڈ پانی میں حل پذیر ہے اور اسے آسانی سے مستحکم کولائیڈز میں منتشر کیا جاسکتا ہے۔ الٹراسونک ایکسفولیشن اور ڈسپریشن ایک صنعتی پیمانے پر گرافین آکسائڈ کو سنتھیسائز کرنے، منتشر کرنے اور فنکشنل کرنے کا ایک بہت موثر، تیز اور لاگت والا طریقہ ہے۔ گرافین آکسائڈ (جی او) نینو شیٹس کے سائز کو کنٹرول کرنے کے لیے ایکسفولیشن کا طریقہ کلیدی کردار ادا کرتا ہے۔ اس کے ٹھیک قابل کنٹرول عمل پیرامیٹرز کی وجہ سے, الٹراسونک ایکسفولیشن اعلی معیار گرافین اور گرافین آکسائڈ کی پیداوار کے لئے سب سے زیادہ استعمال ڈیلامینیشن تکنیک ہے.

03 الٹراسونک کی مدد سے مائع مرحلہ ایکسفولیشن

مائع مرحلہ ایکسفولیشن (ایل پی ای) گرافین فلیکس کے اخراج کے لئے ایک موثر طریقہ ہے۔ بنیادی اصول یہ ہے کہ گریفائیٹ یا گریفائیٹ آکسائڈ کو ایک مخصوص سالوینٹ یا سرفیکٹنٹ میں خام مال کے طور پر شامل کیا جائے تاکہ تھرمل انٹرکیلیشن کو ہلا کر گرافین پری ٹریٹمنٹ حل بنایا جا سکے، اور پھر گریفائیٹ کی سطح سے گرافین کو چھیلنے کے لئے ہائی پاور الٹراسونک ڈیوائس سے خارج ہونے والی الٹراسونک لہروں کا استعمال کیا جائے۔ باہر آو.

مائع مرحلہ چھلکا کرنے کا طریقہ

الٹراسونک کی مدد سے گرافین ایکسفولیشن کے اہم متاثر کن عوامل الٹراسونک کیویٹیشن اور اعلی شیر فورس ہیں۔ الٹراسونک علاج کے عمل میں کیویٹیشن گریفائیٹ کو سالوینٹ میں منتشر کرنے اور کچلنے کا سبب بنتا ہے۔ الٹراسونک لہروں کی شیر فورس سالوینٹ کو گریفائیٹ سطح پر اثر انداز ہونے کے لئے مائیکرو جیٹ بنانے کا سبب بن سکتی ہے، جو گریفائیٹ پرتوں کی علیحدگی کو فروغ دیتی ہے۔

04 خلاصہ

ہائی پاور الٹراسونک سسٹم کو ایکسفولیشن، ڈسپریشن اور گرافین اور گرافین آکسائڈ کی تیاری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ قابل بھروسہ الٹراسونک پروسیسرز اور جدید ری ایکٹر گرافین پروسیسنگ کے لئے درکار بجلی فراہم کرتے ہیں، ٹھیک کنٹرول پروسیسنگ حالات کے ساتھ جو الٹراسونک پروسیسنگ کے نتائج کو مطلوبہ پروسیسنگ ہدف کے مطابق ٹیون کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔