一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法及装置与流程

一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法及装置
1.技术领域
2.本发明涉及的是纳米材料技术领域，具体涉及一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法及装置。


背景技术：

3.石墨烯（graphene）是一种以sp
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杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
4.石墨烯跟任何亲水性纳米材料（1-100 纳米尺寸的材料）的应用关键在颗粒度尺寸大小与均匀分散与否实现物理（高导热、导电、力学与光学、声音、磁性）与化学（防氧化、防腐蚀、防酸碱）的纳米效应。
5.石墨烯等亲水性的纳米材料可以用水与高周波震荡实现分散，但是按照国标规定10层（含）以下才是石墨烯的定义下，越小越难均匀分散，容易团聚，容易造成电子半导体元器件电阻在同一面积或元器件高低差异大产生短路烧毁等危险。
6.综上所述，本发明设计了一种石墨烯、纳米材料-亲水性高密度均匀分散方法及装置。


技术实现要素：

7.针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法及装置，使用物理纯水方式，以水经过纳米气泡产生器打出纳米等级气泡,替代化学分散剂实现更均匀分散、容易均匀涂布加工物资表面，实现纳米材料等级的物理与化学效益。
8.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法，包括以下步骤：首先通过微纳米气泡产生器将水分解成气泡与氢气氧气分子液气共融，然后将气泡与氢气氧气分子液气放入容器中加入石墨烯和水进行混合搅拌，以气泡打出氢气氧气与气泡与水分子对石墨烯进行分散，即石墨烯4-10层3-5纳米，氢气氧气分子0.1-0.3纳米，气泡10-250纳米，以这个色散力剥离石墨烯4-10层实现均匀分散，最终得到石墨烯3-5纳米均质的溶液物质。
9.一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散装置，包括第一驱动电机、高压泵浦、管道、第一微纳米气泡产生器、蓄水壶、第二微纳米气泡产生器、第二驱动电机和螺旋桨，多个第一驱动电机通过高压泵浦及管道与第一微纳米气泡产生器相连，第一微纳米气泡产生器与蓄水壶相连，蓄水壶与第二微纳米气泡产生器相连，第二微纳米气泡产生器与容器相连，容器上方连接有放水管，容器内设置有搅拌用的螺旋桨，螺旋桨上端连接第二驱动电机
的电机轴相连。
10.本发明在石墨烯跟任何亲水性纳米材料使用微纳米气泡的分子剥离物理方式，实现石墨烯等亲水性的纳米材料有效的分散。
11.本发明的有益效果：本发明使用物理方式，替代酒精（乙醇）等有机溶液参与震荡实现石墨烯等亲水性的纳米材料有效的分散，最终得到石墨烯3-5纳米均质的溶液物质。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；图1为本发明的装置结构示意图；图2为本发明的工艺流程图（其中a为打出微纳米气泡与氢气，氧气分子共融的气体与液体过程）。
13.具体实施方式
14.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
15.参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法，包括以下步骤：首先通过微纳米气泡产生器将水分解成气泡与氢气氧气分子液气共融，然后将气泡与氢气氧气分子液气放入容器中加入石墨烯和水进行混合搅拌，以气泡打出氢气氧气与气泡与水分子对石墨烯进行分散，即石墨烯4-10层3-5纳米，氢气氧气分子0.1-0.3纳米，气泡10-250纳米，以这个色散力剥离石墨烯4-10层实现均匀分散，最终得到石墨烯3-5纳米均质的溶液物质10。
16.一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散装置，包括第一驱动电机1、高压泵浦2、管道3、第一微纳米气泡产生器（装置）4、蓄水壶5、第二微纳米气泡产生器6、第二驱动电机8和螺旋桨9，多个第一驱动电机1通过高压泵浦2及管道3与第一微纳米气泡产生器4相连，第一微纳米气泡产生器4与蓄水壶5相连，蓄水壶5与第二微纳米气泡产生器6相连，第二微纳米气泡产生器6与容器11相连，容器11上方连接有放水管12，容器11内设置有搅拌用的螺旋桨9，螺旋桨9上端连接第二驱动电机8的电机轴相连。水7从放水管12加入到容器11中，使得其与石墨烯粉末13混合并通过螺旋桨搅拌打散，以气泡打出氢气氧气与气泡与水分子对石墨烯进行分散。
17.本具体实施方式的微纳米气泡产生器喷出氢气氧气与水分子气泡共融的好处：
①
氢分子容易燃容易爆，四周有纳米气泡水混合喷淋
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安全防爆。
18.②
氢分子非常活性，可以充分剥离异物与分子撞击实现均匀分散。
19.③
氢分子实现高密度混合，容量密度会是最高。
20.④
氢分子抗氧化疏水性，实现电子或半导体元器件使用。（制作车间的环境里面空气的水分子湿度过高会导电影响元器件短路或接触不良。）
⑤
10-250纳米等级的气泡水产生范德瓦力分子作用力：根据范德瓦力分子作用力(van der waals force)有三种不同类型，依照分子的
极性不同可分为：1、取向力：分子与分子之间的均匀混合，实现溶液内不同分子的高密度、高质量融合。
21.2、诱导力：分子与分子因为极性异性相吸，同性相斥。
22.3、分散力（色散）：分子与分子之间的异物：挥发性有机化合物(volatile organic compounds）。
23.气体与液体分子之间污染
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airborne molecular contamination 等的分子异物剥离与去除，同时也把石墨烯或亲水性纳米材料（容易团聚一块）高效益的剥离开来。减少大量使用分散剂化学品方式改用本环保卫生的物理分散剥离方式。具体验证数据比较如下表所示：本具体实施方式因均匀分散与有效均质涂布，实现石墨烯等亲水性材料的纳米效益出现。
24.传统的方法加工前：石墨烯3-5纳米，但是容易团聚一群尺寸3-10000纳米（10um）大小差异，产生纳米效益高度不均与容易衍生不良后遗症例如电子电路烧毁与效益彰显不出来。而采用本方法后：能够得到石墨烯3~5纳米 均质的溶液物质。
25.本具体实施方式的制作工序简单，替代分散剂等更均匀分散与再融合均质均匀涂布到加工物件表面，实现石墨烯等亲水性的纳米材料的物理与化学效益容易体现。
26.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法，其特征在于，包括以下步骤：首先通过微纳米气泡产生器将水分解成气泡与氢气氧气分子液气共融，然后将气泡与氢气氧气分子液气放入容器中加入石墨烯和水进行混合搅拌，以气泡打出氢气氧气与气泡与水分子对石墨烯进行分散，即石墨烯4-10层3-5纳米，氢气氧气分子0.1-0.3纳米，气泡10-250纳米，以这个色散力剥离石墨烯4-10层实现均匀分散，最终得到石墨烯3-5纳米均质的溶液物质。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散装置，其特征在于，包括第一驱动电机(1)、高压泵浦(2)、管道(3)、第一微纳米气泡产生器(4)、蓄水壶(5)、第二微纳米气泡产生器(6)、第二驱动电机(8)和螺旋桨(9)，多个第一驱动电机(1)通过高压泵浦(2)及管道(3)与第一微纳米气泡产生器(4)相连，第一微纳米气泡产生器(4)与蓄水壶(5)相连，蓄水壶(5)与第二微纳米气泡产生器(6)相连，第二微纳米气泡产生器(6)与容器(11)相连，容器(11)上方连接有放水管(12)，容器(11)内设置有搅拌用的螺旋桨(9)，螺旋桨(9)上端连接第二驱动电机(8)的电机轴相连。

技术总结
本发明公开了一种石墨烯纳米材料亲水性高密度均匀分散方法，包括以下步骤：首先通过微纳米气泡产生器将水分解成气泡与氢气氧气分子液气共融，然后将气泡与氢气氧气分子液气放入容器中加入石墨烯和水进行混合搅拌，以气泡打出氢气氧气与气泡与水分子对石墨烯进行分散，即石墨烯4-10层3-5纳米，氢气氧气分子0.1-0.3纳米，气泡10-250纳米，以这个色散力剥离石墨烯4-10层实现均匀分散，最终得到石墨烯3-5纳米均质的溶液物质。本发明使用物理纯水方式，以水经过纳米气泡产生器（装置）打出纳米等级气泡,替代化学分散剂实现更均匀分散、容易均匀涂布加工物质表面，实现纳米材料等级的物理与化学效益。物理与化学效益。物理与化学效益。


技术研发人员：谢明勋 胡治怿 黄锦星
受保护的技术使用者：福建雄驰科技有限公司
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2022/4/1