一、概述
石墨烯是***近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料，它的特殊单原子层结构使其具有许多迪独特的物理化学性质。石墨烯的研究已经取得了重要的进展，在化学电源、光电子器件和多相催化等领域都取得了广泛的关注。
二、技术方案
本项目采用连续管道反应器对氧化石墨分散液进行超声剥离，每六组超声反应装置构成一个基本模块，如图1，基本模块的数量则根据用户的生产能力进行设计。
图1  反应装置
                                                                           表1  基本模块组成
序号    名                                    称         规格型号     数        量    其他说明
     1       超声波驱动电源  usc-2030            6 自动追频，主机风扇报警
     2       超声波振动部分  ust20-3000            6 钛合金换能器
     3       管道式反应釜   ust-g1            6
4       反应釜支架及隔音罩   usk-w6            1
5       电气控制柜   usk-d6            1 机柜温度报警
     6      触摸屏   >10寸            1
7      通讯管理机   ct1150            1
8      16口以太网交换机   工业级             1
9
     操作员站 服务器            1
10      监控软件
          1 含正泰中自组态软件
其中超声波主机纵向放置于管道式反应釜内，反应釜支架及外罩采用不锈钢制作、内部贴5cm厚的隔音棉，可降低超声空化产生的噪音；超声波驱动电源、触摸屏、通讯管理机及以太网交换机均放置在电气控制柜内，电器柜正面放置10寸以上触摸屏，可对基本模块内各单元模块进行单独参数设置，如主机功率、系统参数设置等。在电气控制柜面板安装有总运行按钮（带指示灯）、急停按钮和报警指示灯，整体系统具有振子异常报警、电源异常报警、机柜温度异常报警、振子工具头磨损报警。
系统具有远程控制功能，操作员站可通过通讯管理机远程实现对每台超声主机的启停及参数设置等功能。
图2  石墨烯原料制备超声分离控制系统示意图
                                      表2  石墨烯原料制备超声分散处理系统技术指标
序号 指标名称 规格型号 备注
1 处理能力 1.0吨/天 原料浓度10%左右，8小时/天
2 超声工作频率 10khz
3 超声工作功率 3kw/主机 每基本模块含6台主机
4 超声主机异常报警 有 声光报警
5 超声波主机工具头异常报警 有 声光报警
6 超声波电源异常 有 声光报警
7 电气控制柜异常报警 有 声光报警
8 就地控制 有 就地电气控制和就地触摸屏控制
9 远程控制 有 远程操作员站控制
10 基本模块整体控制及单台主机控制切换功能 有 既可对基本模块整体功率进行参数设置，也可对每台主机单独设置参数
11 流量控制 选配 可根据用户需要对石墨烯生产线流量进行控制及显示
12 参数保存功能 有 对用户设置的参数可快速保存及读取
13 历史书籍记录功能 有 可对超声主机及流量运行参数进行历史记录，记录时间可达1年以上
三、应用效果
本项目所实施的方案已在国内知名石墨烯企业得到实际现场应用，取得良好的参数分离效果。
四、基本原理
制备的石墨氧化物均需要经历剥离分散，还原等步骤才能得到单层的石墨烯。剥离的方法一般用超声分离方法，即将石墨氧化物悬浮在一定功率下超声一定时间。超声波在氧化石墨悬浮液中梳密相间地辐射，使液体流动而产生数量众多的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成超过1.0*108pa个大气压的瞬间高压，连续不断产生的高压就像一连串小“爆炸”不断地冲击石墨氧化物，使石墨氧化物片迅速剥落生产单层石墨氧化物(即石墨烯氧化物)。另外，石墨烯氧化物片的大学可以通过超声功率的大小及超声时间的长短进行调节。

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杭州成功超声电源技术有限公司

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