石墨烯介绍 #
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。 石墨烯的碳原子厚的碳薄片通过非键合相互作用形成石墨，并且具有极大的表面积。石墨烯在其基本水平上表现出非凡的强度和坚固性，可达到约为1020 GPa，几乎是钻石的强度。石墨烯是一些同素异形体的基本结构元素，除石墨外，还包括碳纳米管和富勒烯。作为添加剂，石墨烯可以极低的负载量显着提高聚合物复合材料的电学，物理，机械和阻隔性能。
由于石墨烯的特性，它是一种最高级的材料，因此在生产复合材料、涂料或微电子学的工业中很有前景。GEIM（2009）在以下段落中简明地描述了石墨烯作为超材料：
“它是宇宙中最薄的物质，也是有史以来最坚固的物质。其表现出巨大的本征载流子迁移率，具有最小的有效质量（为零），可以在室温下进行微米长距离的传播而不散射。石墨烯可以维持比铜高6个数量级的电流密度，显示出创纪录的热导率和硬度，不透气，并能调和脆性和延性等相互冲突的特性。石墨烯中的电子传输用狄拉克式方程描述，该方程允许在台式实验中研究相对论量子现象。
由于这些优异的材料特性，石墨烯是最有前途的材料之一，并且是纳米材料研究的焦点。由于其优异的材料强度和坚固性，石墨烯是纳米科学中最有前途的材料。
高功率超声波 #
当以高强度超声处理液体时，传播到液体介质中的声波导致产生交替的高压（压缩）和低压（稀疏）循环，其速率取决于频率。 在低压循环期间，高强度超声波在液体中产生小的真空气泡或空隙。 当气泡达到不能再吸收能量的体积时，它们在高压循环期间剧烈塌陷。 这种现象称为空化现象。 在内爆期间，局部达到非常高的温度（约5,000K）和压力（约2,000atm）。 空化气泡的内爆也导致液体射流速度高达280 m/s。超声产生的空化引起化学和物理效应，可应用于工艺。
空化诱导声化学在能量和物质之间提供了独特的相互作用，气泡内的热点为~5000K，压力为~1000bar，加热和冷却速率大于1010K s-1；这些特殊的条件允许进入一系列通常无法进入的化学反应空间，这允许合成各种不同寻常的纳米结构材料。
超声波制备石墨烯 #
由于石墨的特殊特性已为人所知，因此开发了几种石墨制备方法。 除了在多步骤工艺中由氧化石墨烯化学生产石墨烯之外，还需要非常强的氧化和还原剂。另外，与从其他方法获得的石墨烯相比，在这些苛刻的化学条件下制备的石墨烯即使在还原后也经常含有大量缺陷。然而，超声波是一种经过验证的替代方法，可以生产大量高质量的石墨烯。研究人员使用超声波开发的方法略有不同，但一般而言，石墨烯生产只需一步即可完成。
举一个特定石墨烯生产过程的例子:将石墨加入稀有机酸，醇和水的混合物中，然后将混合物暴露于超声辐射下。该酸起“分子楔”的作用，将石墨烯片与母体石墨分离。 通过这种简单的过程，产生了大量未分散的，高质量的分散在水中的石墨烯。
功能强大且可靠的超声设备，适用于多种应用，如均质化，萃取，纳米材料加工或声化学。