一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石墨烯領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，石墨烯作為一種新型碳材料備受關(guān)注。它是一種完全由Sp2雜化的碳原子構(gòu)成的厚度僅為單原子層或數(shù)個(gè)單原子層的準(zhǔn)二維晶體材料，具有高透光性和導(dǎo)電性、高比表面積、高強(qiáng)度及柔韌性等優(yōu)異的性能，可望在高性能納電子器件、光電器件、氣體傳感器、復(fù)合材料、場(chǎng)發(fā)射材料及能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
[0003]目前，膨脹超聲剝離法為石墨烯的主要制備方法之一，該方法是以石墨插層化合物為原料，經(jīng)膨脹液膨脹后進(jìn)行超聲剝離，從而得到石墨烯產(chǎn)品。但以該方法為代表的現(xiàn)有技術(shù)，均需要采用特定的超聲剝離設(shè)備來(lái)剝離石墨烯。為此，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)“201320116823.1”在2013年8月14日公開(kāi)了“石墨烯制備用插層剝離設(shè)備”，其技術(shù)方案為所述設(shè)備包括超聲波發(fā)生器、超聲波分散罐和用于對(duì)分散罐內(nèi)的石墨懸浮液進(jìn)行分散的攪拌裝置，所述攪拌裝置包括攪拌電機(jī)、攪拌旋轉(zhuǎn)軸和攪拌旋轉(zhuǎn)葉片，攪拌旋轉(zhuǎn)軸一端連接攪拌電機(jī)另一端連接攪拌旋轉(zhuǎn)葉片，所述超聲波分散罐的側(cè)壁安裝有復(fù)數(shù)個(gè)超聲波換能器，超聲波分散罐的底部呈現(xiàn)漏斗形，底部設(shè)置有排料口，排料口上安裝有排料管，排料管上安裝有打開(kāi)閥，整個(gè)石墨烯制備用插層剝離設(shè)備放置在機(jī)架上，將電轉(zhuǎn)換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號(hào)的超聲波發(fā)生器通過(guò)電纜與超聲波換能器相連。
[0004]但以上述專(zhuān)利文件為代表的現(xiàn)有技術(shù)，在實(shí)際使用過(guò)程中，仍然存在著如下缺陷:一、超聲波換能器安裝在六面體結(jié)構(gòu)罐體的外壁上，各個(gè)換能器到罐體中心的距離不同，導(dǎo)致罐體內(nèi)各區(qū)域的空化效果不均勻，不僅影響石墨烯的剝離效果，還降低了石墨烯原料的利用率和石墨烯產(chǎn)品的質(zhì)量。二、超聲波換能器安裝在罐體的外壁上，由于超聲波的輻射距離有限，這一結(jié)構(gòu)限制了罐體的大小，導(dǎo)致使用該結(jié)構(gòu)的超聲剝離裝置勢(shì)必不能大規(guī)模制備石墨烯產(chǎn)品。三、該專(zhuān)利中的換能器通過(guò)粘接在罐體外壁上形成振板，當(dāng)需要大規(guī)模制備石墨烯時(shí)，罐體的每一面上需要粘幾十甚至上百個(gè)換能器，由于每個(gè)換能器的輻射面積小，這種方式不僅增大了設(shè)備的體積，還存在著剝離效果差、穩(wěn)定性差和使用不便的缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足工業(yè)化制備。四、由于單個(gè)換能器功率大小的限制(最大為120W)，罐體內(nèi)功率密度有限，這導(dǎo)致設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行才能達(dá)到理想的剝離效果。五、換能器使用壽命相對(duì)短，且更換不便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置，本實(shí)用新型能夠全方位超聲輻射罐體的內(nèi)部區(qū)域，從而達(dá)到顯著提高超聲波功率密度和縮短剝離時(shí)間的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置，其特征在于:包括罐體和多根超聲波振動(dòng)棒，所述的多根超聲波振動(dòng)棒豎向固定在罐體內(nèi)，且多根超聲波振動(dòng)棒在同一正投影面內(nèi)呈環(huán)狀分布。
[0008]所述的多根超聲波振動(dòng)棒在同一正投影面內(nèi)呈多環(huán)分布。
[0009]所述的多根超聲波振動(dòng)棒豎向分層設(shè)置在罐體內(nèi)，且每環(huán)上超聲波振動(dòng)棒的數(shù)量是超聲波振動(dòng)棒層數(shù)的整數(shù)倍。
[0010]所述罐體內(nèi)每層超聲波振動(dòng)棒的數(shù)量均相同，且每層的超聲波振動(dòng)棒均勻設(shè)置罐體內(nèi)。
[0011]上層超聲波振動(dòng)棒的下端與下層超聲波振動(dòng)棒的上端錯(cuò)位相交。
[0012]同一環(huán)上的相鄰兩超聲波振動(dòng)棒之間的間距小于50cm。
[0013]所述罐體內(nèi)的側(cè)壁和底部均設(shè)置有壓縮空氣噴嘴。
[0014]所述罐體為圓筒形，其上部設(shè)置有進(jìn)料口和溢流口，中部設(shè)置有人孔，底部設(shè)置為斜底，且在斜底的低端設(shè)置有出料口。
[0015]所述罐體上固定設(shè)置有蓋板，所述的超聲波振動(dòng)棒通過(guò)鋼管固定在蓋板上。
[0016]所述罐體內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器。
[0017]采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018]—、本實(shí)用新型中，由于超聲波振動(dòng)棒能夠向棒外徑向360度方向福射超聲波，因此將多根超聲波振動(dòng)棒在同一正投影面內(nèi)成環(huán)狀布置，就能夠在罐體內(nèi)形成全方位的超聲波輻射，既提高了超聲波的功率密度，又有利于縮短物料的剝離時(shí)間和降低功耗。另外，本實(shí)用新型中超聲波振動(dòng)棒的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于現(xiàn)有技術(shù)中換能器的數(shù)量，還具有成本低廉和安裝維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。與中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為“201320116823.1”為代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，同時(shí)取50L濃度為2g/L的蠕蟲(chóng)狀石墨懸浮液進(jìn)行剝離，本實(shí)用新型約需2小時(shí)就能夠達(dá)到理想的剝離效果，而現(xiàn)有技術(shù)需要10小時(shí)以上。
[0019]二、本實(shí)用新型中，罐體內(nèi)的多根超聲波振動(dòng)棒在同一正投影面內(nèi)呈多環(huán)分布，該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了全方位波輻射罐體內(nèi)部的效果和進(jìn)一步提高了超聲波的功率密度，同時(shí)，還有利于提高單批次剝離物料的量。
[0020]三、本實(shí)用新型中，多根超聲波振動(dòng)棒豎向分層設(shè)置在罐體內(nèi)，且每環(huán)上超聲波振動(dòng)棒的數(shù)量是超聲波振動(dòng)棒層數(shù)的整數(shù)倍，該結(jié)構(gòu)使得超聲波振動(dòng)棒在罐體內(nèi)的超聲輻射效果和穩(wěn)定性更好，提高了物料的剝離效果和最終所得產(chǎn)品的質(zhì)量。與中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為“201320116823.1”為代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，超聲波振動(dòng)棒分層設(shè)置的結(jié)構(gòu)不僅進(jìn)一步增大了單批次剝離物料的量，還減小了整個(gè)剝離裝置的體積和占地面積，具有安裝方便和實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]四、本實(shí)用新型中，每層超聲波振動(dòng)棒均勻設(shè)置罐體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，使得罐體內(nèi)上部、中部和下部的超聲輻射效果相同，即在規(guī)?；幚砦锪蠒r(shí)，能在短時(shí)間內(nèi)充分地將物料完全剝尚，有利于提尚石墨稀廣品的質(zhì)量。
[0022]五、本實(shí)用新型中，上層超聲波振動(dòng)棒的下端與下層超聲波振動(dòng)棒的上端錯(cuò)位相交，能夠避免在罐體內(nèi)出現(xiàn)無(wú)超聲輻射的空白區(qū)域。
[0023]六、本實(shí)用新型中，同一環(huán)上的相鄰兩超聲波振動(dòng)棒之間的間距小于50cm，這樣的設(shè)置方式既有利于提高超聲波的功率密度，又保證物料的剝離效果更好。
[0024]七、本實(shí)用新型中，通過(guò)罐體側(cè)壁和底部的噴嘴噴射壓縮空氣，能夠?qū)摅w內(nèi)的物料起翻滾作用，既提高了超聲波對(duì)物料的剝離效果，又減少了剝離時(shí)間。
[0025]八、本實(shí)用新型中，罐體設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)，具有超聲波振動(dòng)棒對(duì)罐體內(nèi)壁各處輻射效果相同的優(yōu)點(diǎn)；在罐體上部設(shè)置進(jìn)料口和溢流口，具有便于進(jìn)料和自動(dòng)溢流的優(yōu)點(diǎn)；在罐體中部設(shè)置有人孔，具有便于觀察的優(yōu)點(diǎn)；罐體的底部設(shè)置為斜底，具有快速出料的優(yōu)點(diǎn)。
[0026]九、本實(shí)用新型中，超聲波振動(dòng)棒通過(guò)鋼管固定在蓋板上，該結(jié)構(gòu)不僅提高了超聲波振動(dòng)棒在罐體內(nèi)的穩(wěn)固效果，還使得整個(gè)超聲剝離裝置的安裝更加簡(jiǎn)單，有利于產(chǎn)業(yè)化制造超聲剝離裝置。
[0027]十、本實(shí)用新型中，通過(guò)設(shè)置在罐體內(nèi)的溫度傳感器便于實(shí)時(shí)觀測(cè)物料剝離時(shí)的溫度，保證剝離效果更好。
[0028]十一、本實(shí)用新型中，由圓筒形罐體和分層設(shè)置在罐體內(nèi)的超聲波振動(dòng)棒組成的超聲波剝離裝置，能夠單批次剝離重達(dá)I噸的物料，有利于石墨烯產(chǎn)品的規(guī)?；苽洹?br>【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為實(shí)施例1的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為實(shí)施例1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為實(shí)施例1中超聲波振動(dòng)棒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為實(shí)施例2的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為實(shí)施例2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為實(shí)施例2中罐體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖7為實(shí)施例3的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖中標(biāo)記為:1、罐體，2、超聲波振動(dòng)棒，3、噴嘴，4、進(jìn)料口，5、溢流口，6、人孔，7、斜底，8、蓋板，9、鋼管，10、出料口。
【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例1
[0038]一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置，包括罐體I和多根超聲波振動(dòng)棒2，所述的多根超聲波振動(dòng)棒2豎向固定在罐體I內(nèi)，多根超聲波振動(dòng)棒2在同一正