石墨烯獨(dú)特的力、熱、光、電、磁等特性，使其在微電子、生物傳感器、儲(chǔ)能材料和復(fù)合材料領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。

機(jī)械法進(jìn)行石墨烯剝離，相比其他化學(xué)方法制備的石墨烯具有更少的缺陷，結(jié)構(gòu)也較為完整。本文將簡(jiǎn)介微射流高壓均質(zhì)法在石墨烯制備中的應(yīng)用。

主要儀器與原料：

微射流高壓均質(zhì)機(jī)

客戶(hù)寄來(lái)的石墨原料樣品

預(yù)實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果：

1）分裝混勻后的原料樣品2份至2只樣品瓶中，每份20ml；

2）選用安裝F140Y-RT金剛石交互容腔，并連接微射流高壓均質(zhì)機(jī)與實(shí)時(shí)冷卻系統(tǒng)；

3）對(duì)照組不做處理，實(shí)驗(yàn)組20,000psi均質(zhì)反應(yīng)10次；

4）處理后樣品與對(duì)照組外觀觀察

圖1 均質(zhì)處理前（左），微射流高壓均質(zhì)處理后（右）

微射流高壓均質(zhì)處理后的樣品像安慕希酸奶的狀態(tài)，流動(dòng)性低，粘度大，右燒杯可見(jiàn)牢固掛杯口的1滴樣品。處理后樣品體積變大，相同反應(yīng)次數(shù)下，反應(yīng)壓力越大樣品體積膨脹越大。另外樣品傾斜觀測(cè)，對(duì)照組流動(dòng)性大，實(shí)驗(yàn)組傾斜后掛壁嚴(yán)重。

5）樣品微觀形態(tài)觀察

圖2 客戶(hù)返回的電鏡檢測(cè)結(jié)果（少層石墨烯）

微射流高壓均質(zhì)原理：

1）微射流高壓均質(zhì)機(jī)由動(dòng)力單元和均質(zhì)核心（金剛石交互容腔）組成。

圖3 微射流高壓均質(zhì)機(jī)（紅圈：動(dòng)力單元、觸控屏，藍(lán)圈：金剛石交互容腔）

2）本實(shí)驗(yàn)微射流高壓均質(zhì)技術(shù)核心在于微射流高壓均質(zhì)機(jī)的金剛石交互容腔：

圖4 溫控型金剛石交互容腔實(shí)物（左），內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（右）

圖5 微射流高壓均質(zhì)原理示意圖

Y型金剛石交互容腔具有固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，石墨液體經(jīng)過(guò)加壓后，經(jīng)過(guò)百微米級(jí)的孔道形成超音速射流，在Y型金剛石交互容腔內(nèi)部產(chǎn)生劇烈的剪切、碰撞、空穴以及對(duì)射作用。對(duì)射流的應(yīng)用，充分利用物料間的相互碰撞，大大降低了物料對(duì)交互容腔腔體的磨損，微射流高壓均質(zhì)技術(shù)集合了微射流、撞擊流和傳統(tǒng)高壓均質(zhì)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)于一體，具有更高的均質(zhì)效率。