石墨烯超声制备装置（生产线）

一、超声在石墨烯制备中的作用

        超声波设备在石墨烯制备中的应用，主要是在溶剂热插层法和氧化还原法上，这两种方法操作较为简便，而且成本低于其他制备的方法，是目前国内大规模制备纳米级石墨烯粉体主要采用的生产方式。由于超声波在液体中会产生空化作用，形成微射流、振动等物理现象，微观上，在液体中对悬浮颗粒起到一种高速搅拌、破碎、分离、分散的作用。简单的讲，就是超声波在制备石墨烯的溶液中，能起到反应加速和催化的作用。
        已有研究表明，超声波频率和功率对石墨烯剥离效果有一定的影响。国彪公司针对石墨烯制备需求，精心设计石墨烯超声制备设备，推出实验级石墨烯超声设备、石墨烯超声制备中试机以及石墨烯超声制备规模化生产装置，满足客户的多类型、不同层次的需求。由于不同介质、浓度以及工艺的不同，对超声波空化场（声场）分布及强度需求不一样，科研人员可通过实验级石墨烯超声设备，对液体中的空化效果进行控制和标定，通过实验，确定空化效果，以达到期望的石墨烯剥离效果。在实验达到预期效果后，企业可通过选择石墨烯超声制备中试机进行小试，中试机的空化场分布应与实验级空化场尽量保持一致，该中试机各项参数应与规模化生产相一致，为后续确定生产规模奠定基础。中试成熟后，即可通过串联或并联的方式，组成生产线，实现规模化生产。
       图1列出了某一石墨烯制备方法的关键工艺流程，天然鳞片石墨经膨胀炉高温膨胀后制成膨胀石墨，通过与自主创新的电化学工艺生产出的石墨烯量子点混合形成石墨烯量子点混合溶液，利用石墨烯量子点的剥离、分散、复合抗堆叠三合一作用（如图2所示），经剪切、超声后形成石墨烯剥离液，该剥离液经过滤、离心后，生成石墨烯微片。利用本项目方法可以制备出大部分片层数处于1~10层的高质量的石墨烯产品，制备得到的石墨烯产品的片层粒径 > 1μm，片层结构均一，通透性较好，结构缺陷少。碳原转化率大于90%，碳含量大于97%，C:O可以达到77.6，在导电性能和导热性能上均远远优于氧化还原法制备的石墨烯产品。

图1  高效液相剥离石墨烯制备工艺流程

二、大型石墨烯制备生产线设备

三、大型石墨烯制备生产线设备技术指标

四、性能优点

                                ①  工作方式：连续式、间歇式。✅

                                ②  温度控制范围：10℃-75℃。✅

                                ③  振幅范围：10-70um。✅

                                ④  采用智能数控电源，一键搜频、自动跟频。✅

                                ⑤  多种运行模式可选，满足客户个性化需求。✅

                                ⑥  多重故障保护机制，系统更稳定。✅

                                ⑦  超声输出振幅大、空化强度高、声场分布均匀。✅

                                ⑧  系统输出功率连续可调。✅

                                ⑨  超声控制系统支持扩展，可满足千吨级石墨烯线的自动化生产及操作。✅

                                ⑩  专业隔音设计，解决超声噪音干扰。✅

                                ⑪  连续运行可达6000小时。✅

                                ⑫  德国振动子设计工艺，高效超声作用。✅                              

                                ⑬  支持静态及循环运行，便于优化产线；✅ 

                                ⑭  10余条50吨以上石墨烯生产线已验收；✅