TU Delft团队开发模型以指导大规模生产石墨烯

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代尔夫特理工大学的研究团队开发了一种数学模型,可用于指导大规模生产石墨烯

“我们的模型是第一个详细介绍使用高能流体混合从普通石墨生产石墨烯时在微米和纳米尺度上发生的情况的模型,”代尔夫特大学工艺与能源系研究员Lorenzo Botto博士说。“该模型将有助于大规模生产过程的设计,为将石墨烯纳入从储能设备到生物医学的商业应用铺平道路”。

由石墨生产石墨烯的最有前途的技术之一是液相剥离。在这种技术中,石墨在液态环境中被剪切,直到石墨烯层从块状材料上脱落。液体会使石墨烯层缓慢分离,这对于获得高质量的石墨烯很重要。

该方法已经在实验室规模的石墨烯生产中取得成功,并且在反复试验的基础上大规模生产石墨烯。它有潜力用于工业规模,以生产大量材料。然而,为了增加石墨烯的生产规模,我们需要了解使剥离有效地进行而不会损坏石墨烯片的工艺参数。

由Lorenzo Botto博士领导的TU Delft的研究团队开发了一种数学模型来确定这些参数。该模型可以嵌入大型工业过程优化软件中,或者由从业人员用来选择工艺参数。

“去角质过程很难建模,” Botto解释说。“石墨烯层之间的粘附力不容易量化,液体在石墨上施加的流体动力很敏感地取决于表面性质和几何形状。” 团队成员Catherine Kamal和Simon Gravelle针对分子动力学仿真开发并测试了该模型,并证明该模型非常精确。该模型成功的关键是要包括液体的流体滑移,该流体滑向石墨表面,以及流体在石墨烯边缘上的作用力。

底部:“模型为更好地控制各种规模的技术奠定了基础。我们希望它将为大规模生产各种有用应用的石墨烯铺平道路。”


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