Qrafen istehsalı gənc və perspektivli sənayedir. Gəncdir, çünki qrafen bu yaxınlarda kəşf edilmişdir – cəmi on beş-on altı il əvvəl. Və qrafenin maraqlı və bir qədər unikal xüsusiyyətlərinə görə perspektivlidir.

Qrafen nədir və niyə maraqlıdır?

Uzun müddətdir ki, ikiölçülü kristal qəfəsli materialların mövcud olmadığı ümumiyyətlə qəbul edilir. Lakin 2000-ci illərin əvvəllərində İngilis fizikləri Geim və Novoselov təcrübələrə başladılar və nəticədə qrafen adlı iki ölçülü kristalın kəşfi ilə nəticələndilər. Qrafen şəbəkəsi altıbucaqlı struktur şəklində müstəvidə düzülmüş karbon atomlarından ibarətdir. Naxış zahirən bir-birinə bağlı altıbucaqlılara bənzəyir.

Qrafen qrafitdən alınır. Ən sadə halda, materialın istehsalı üçün qrafitə yapışqan səth tətbiq olunan və sonra çıxarılan bir skotch lentindən istifadə edilə bilər. Lentin səthində kiçik qrafit hissəcikləri qalır. Bundan sonra, lent yarıya qatlanır və müxtəlif istiqamətlərdə uzanır. Nəticədə, qrafitin qalıq hissəcikləri incələşir və 10-15 təkrar uzanmadan sonra onlar artıq qrafen kimi fəaliyyət göstərirlər.

Qrafen niyə maraqlıdır? Əvvəla, bu, çox yüngül, lakin çox güclü materialdır. Qrafenin gücü poladdan 200 dəfə böyükdür. Digər kristallarla mümkün olmayan 20% uzadıla bilər. Bundan əlavə, qrafen yaxşı elektrik keçiriciliyi, kimyəvi təsirsizliyi və müstəsna nazikliyi ilə xarakterizə olunur. İnanmaq çətindir, amma bu materialın bir neçə qramı futbol meydançasını tamamilə örtmək üçün kifayətdir. Bütün sadalanan xüsusiyyətlər qrafenin müxtəlif sənaye sahələrində istifadəsi üçün əla perspektivlər açır:

• Transmissiya elektron mikroskopiyası. Qrafen, obyektlərin və nümunələrin tədqiqi üçün substrat kimi istifadə olunur.
• Günəş enerjisi. Qrafen günəş hüceyrələri üçün şəffaf keçirici örtüklərin istehsalında istifadə olunur.
• Elektronika. Daha yüksək gücləndirmə əmsalı olan qrafen sahə effektli tranzistorlar, eləcə də inteqral sxemlər məlumdur.
• Ekologiya. Qrafen atomları, məsələn, bentonit gilləri ilə müqayisədə radioaktiv elementlərin atomları ilə daha aktiv qarşılıqlı təsir göstərir.
• Ölçmə avadanlığı. Qrafen gərginlik sensorlarının istehsalında istifadə olunur.
• Sürtkü yağları. Qrafen sürtkü yağlarına əlavə kimi xidmət edir və onların xassələrini yaxşılaşdırır.

Bununla belə, hazırda qrafenin geniş yayılması onun istehsalının baha olması ilə məhdudlaşır. Qrafenin istehsalı niyə bahadır? Cavabı növbəti hissədə tapa bilərsiniz.

Qrafen istehsalı – texnologiya nümunəsi

Qrafen istehsalının müxtəlif üsulları öyrənilir. Baxış üçün, bu məqalədə biz çox izahedici olan yalnız bir yanaşmanı müzakirə edəcəyik.

Beləliklə, qrafen əldə etmək üçün bir neçə ardıcıl mərhələni tamamlamaq lazımdır:

• Süspansiyon alınana qədər qrafiti həlledicidə səpin.
• Alınan süspansiyonu kolloid dəyirmanda emal edin.
• Süspansiyonun sentrifuqasını həyata keçirin.
• Vakuum filtrasiya və qurutma həyata keçirin.

Qrafen yalnız dördüncü mərhələ başa çatdıqdan sonra əldə edilir. Gördüyünüz kimi, qrafen istehsalı bir çox mərhələlər və kimyəvi maddələrin istifadəsi ilə xarakterizə olunur ki, bu da materialın əldə edilməsinin dəyərini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. İntuitiv olaraq aydındır ki, qrafenin dəyərini azaltmaq üçün kimyəvi maddələrdən istifadə etmədən və istehsal mərhələlərinin sayı azaldılmış variantları axtarmaq lazımdır. AVSp-150 vorteks qat cihazı bu problemin həlli ola bilər.

AVSp-150 vorteks qat cihazı necə işləyir?

Tipik bir burulğan təbəqəsi cihazı induktordan, qeyri-maqnit materialdan hazırlanmış əməliyyat kamerasından və əməliyyat kamerasına yerləşdirilən ferromaqnit hissəciklərindən ibarətdir (Şəkil 1).

Şəkil 1 – Ferromaqnit hissəciklərinin burulğan təbəqəsi olan qurğu: 1 – qoruyucu kol; 2 – fırlanan elektromaqnit sahəsinin induktoru; 3 – induktor korpusu; 4 – qeyri-maqnit materialdan hazırlanmış əməliyyat kamerası; 5 – ferromaqnit hissəciklər

İndüktör sarımına gərginliyin tətbiqi nəticəsində əməliyyat kamerasında fırlanan elektromaqnit sahəsi yaranır və ferromaqnit hissəciklərini tutur. Hissəciklər mürəkkəb traektoriyalar üzrə hərəkət edir və daim bir-biri ilə, işlənmiş materialla və əməliyyat kamerasının divarları ilə toqquşur. Buna görə də, hər bir ferromaqnit hissəciyin hərəkət trayektoriyası mürəkkəbdir və bu trayektoriyaların birləşməsi burulğan təbəqəsi yaradır. Bu zaman burulğan təbəqəsində müxtəlif amillər yaranır və işlənmiş materiala təsir göstərir. Ən vacib amillərə aşağıdakılar daxildir:

• ferromaqnit hissəciklərinin işlənmiş materiala birbaşa təsir təsiri;
• elektromaqnit sahəsi;
• ultrasəs vibrasiyası;
• kavitasiya (materialı maye mühitdə, məsələn, suda emal edərkən);
• yüksək yerli təzyiqlər və s.

Yuxarıda göstərilən amillərə kümülatif məruz qaldıqda, emal edilmiş materiallar üyüdülür, qarışdırılır və yeni xüsusiyyətlər alır. İndi gəlin burulğan təbəqəsi cihazının qrafen istehsalı üçün necə istifadə oluna biləcəyinə nəzər salaq.

Şəkil 2 – AVSp-150 burulğan lay qurğusu

Burulğan təbəqəsi cihazından istifadə edərək qrafen istehsalı

Qrafen istehsalı üçün dörd deyil, yalnız iki mərhələnin tamamlanması təklif edilir. Birinci mərhələdə təbii qrafit 1 mm fraksiya ölçüsünə qədər üyüdülməlidir. Bunun üçün adi sənaye dəyirmanlarından istifadə edilə bilər. İkinci mərhələdə, ilkin olaraq üyüdülmüş qrafit əməliyyat kamerasına yerləşdirilir AVSp-150 burulğan təbəqəsi cihazı. Bu cihaz modelinin xüsusi xüsusiyyəti əməliyyat kamerasının üfüqi yerləşdirilməsi və onun daimi uzununa mütərəqqi hərəkətindən ibarətdir. Bu hərəkət sayəsində qrafit əlavə olaraq qarışdırılır və burulğan təbəqəsi effektini daha da gücləndirən əməliyyat kamerasının həcminə paylanır. AVSp-150-də emal 5-10-30 dəqiqə çəkir. Çıxışda bitmiş nanoölçülü qrafen əldə edirik (Şəkil 3).

Şəkil 3 – AVSp-150 burulğan lay qurğusu vasitəsilə alınmış qrafen

Vorteks qatı cihazından istifadə edərək qrafen istehsalı texnologiyasının üstünlükləri

Vorteks qatı cihazlarından istifadə edərək qrafen istehsalı aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:

• prosesdə katalizatorların və kimyəvi maddələrin istifadəsi tələb olunmur;
• qrafen istehsalı mərhələlərinin sayının azalması, prosesin vaxt baxımından sürətləndirilməsi;
• müxtəlif növ qrafit (sıx kristal, kristal, kriptokristal) burulğan təbəqəsi cihazında qrafen istehsalı üçün istifadə edilə bilər;
• qrafen istehsalının aşağı maya dəyəri.

Əlavə məlumat üçün, lütfən, müvafiq veb-sayt bölməsinin əlaqə məlumatlarından istifadə edərək texniki mütəxəssislərimizlə əlaqə saxlayın.