【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于碳材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

石墨烯由于其獨特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)使其成為碳材料、納米技術(shù)、凝聚態(tài)物理和功能材料等領(lǐng)域的研究熱點。石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，其理論比表面積高達2630m2/g，可用于效應(yīng)晶體管、電極材料、復(fù)合材料、液晶顯示材料、傳感器等。

石墨烯的制備方法主要有機械剝離法、氧化還原法、化學(xué)氣相沉積法、高溫裂解法、插層剝離法、液相剝離法等，其中氧化還原法是國內(nèi)研究制備石墨烯的主要方法，國外以化學(xué)氣相沉積法為主要研究方向。石墨烯的幾種主要制備方法中，氧化還原法具有高效、低成本的優(yōu)勢，可以大量制備石墨烯的衍生物，但該方法制備過程中，使用大量的強氧化劑和還原劑造成環(huán)境污染，且對石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)造成破壞，形成缺陷，影響石墨烯的綜合性能；化學(xué)氣相沉積法的主要優(yōu)勢是制備大面積的石墨烯，但其成本昂貴、工藝復(fù)雜、投資巨大，目前還不能實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；相比之下，機械剝離法是一種綠色、高效的制備方法，能夠大規(guī)模地制備高質(zhì)量的石墨烯，具有成本低、易操作、無污染、投資小等優(yōu)勢，完全符合上述產(chǎn)業(yè)化的原則。

目前用于石墨烯機械剝離的方法包括介質(zhì)研磨剝離、超聲剝離、水射流剝離、均質(zhì)機剝離及氣流粉碎機剝離等。其中介質(zhì)研磨剝離是在介質(zhì)的輔助

作用下，通過研磨的作用使石墨烯從石墨片的表面一層層剝離，通常使用的介質(zhì)包括水、表面活性劑、插層劑、剝離劑等與石墨混合，采用研磨的方式將石墨片研磨剝離獲得單層和少層石墨烯納米片，但是在目前介質(zhì)研磨剝離法中，用于研磨剝離的機械具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，效率低下等缺陷。

因此，我們致力于研發(fā)出一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)合理簡單，生產(chǎn)速度快，效率高的石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)，包括至少一組剪切研磨設(shè)備，所述的剪切研磨設(shè)備包括有缸體，在所述缸體內(nèi)設(shè)有剪切研磨腔，在所述缸體其中一端壁的一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔的進料口，在該端壁的另一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔的出料口，在所述缸體內(nèi)設(shè)有作高速旋轉(zhuǎn)動作的剪切研磨裝置。

在進一步的改進方案中，所述的剪切研磨裝置包括有呈左右分設(shè)于剪切研磨腔內(nèi)兩側(cè)的第一葉輪和第二葉輪，以及設(shè)于剪切研磨腔外的分別帶動第一葉輪和第二葉輪高速旋轉(zhuǎn)的動力裝置；所述第一葉輪和第二葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。

在進一步的改進方案中，所述的剪切研磨設(shè)備還包括有用于將液態(tài)混合材料經(jīng)進料口泵入到剪切研磨腔內(nèi)的泵入裝置。

在進一步的改進方案中，包括有機架，以及并排依次設(shè)置于機架上的多組剪切研磨設(shè)備，從第二組剪切研磨設(shè)備始，剪切研磨設(shè)備的出料口與下一組相鄰剪切研磨設(shè)備的進料口連通。

在進一步的改進方案中，所述的動力裝置為高速電機。

在進一步的改進方案中，在所述第一葉輪和第二葉輪上均設(shè)有切削刃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：其通過將液態(tài)混合材料泵入到剪切研磨腔內(nèi)，在兩個逆向高速旋轉(zhuǎn)葉輪的旋轉(zhuǎn)剪切效應(yīng)的作用下，被高速地、充分地剪切、研磨和攪拌，液態(tài)混合材料被剪切研磨剝離，從而獲得單層和少層石墨烯納米片，結(jié)構(gòu)合理簡單，制造成本低廉，生產(chǎn)速度快，效率高；此外，可組建多級剪切研磨設(shè)備組，從而實現(xiàn)流水線式生產(chǎn)。

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述：

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中剪切研磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】

一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)，如圖1所示，包括有機架10，以及并排依次設(shè)置于機架10上的多組剪切研磨設(shè)備90；在本發(fā)明中，如圖2所示，所述的剪切研磨設(shè)備90包括有缸體20，在所述缸體20內(nèi)設(shè)有剪切研磨腔30，在所述缸體20其中一端壁的一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔30的進料口40，在該端壁的另一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔30的出料口50，在所述缸體20內(nèi)設(shè)有作高速旋轉(zhuǎn)動作的剪切研磨裝置；所述的剪切研磨裝置包括有呈左右分設(shè)于剪切研磨腔內(nèi)兩側(cè)的第一葉輪60和第二葉輪70，以及設(shè)于剪切研磨腔30外的分別帶動第一葉輪60和第二葉輪70高速旋轉(zhuǎn)的動力裝置，在本實施例中，在所述第一葉輪60和第二葉輪70上均設(shè)有切削刃，所述的動力裝置為高速電機80；所述第一葉輪60和第二葉輪70的旋轉(zhuǎn)方向相反；所述的剪切研磨設(shè)備90還包括有用于將液態(tài)混合材料經(jīng)進料口40泵入到剪切研磨腔30內(nèi)的泵入裝置（圖中未示出）；從第二組剪切研磨設(shè)備90始，剪切研磨設(shè)備90的出料口50與下一組相鄰剪切研磨設(shè)備90的進料口40連通。

在使用時，液態(tài)混合材料（即石墨與液態(tài)介質(zhì)的混合物）通過泵入裝置經(jīng)進料口40泵入到剪切研磨腔30內(nèi)，在剪切研磨裝置的作用下，具體地，是在設(shè)置于剪切研磨腔30內(nèi)的兩個逆向高速旋轉(zhuǎn)葉輪的旋轉(zhuǎn)剪切效應(yīng)的作用下，被高速地、充分地剪切、研磨和攪拌，液態(tài)混合材料被剪切研磨剝離，從而獲得單層和少層石墨烯納米片，最后，在剪切研磨裝置的作用下，經(jīng)出料口50甩出，結(jié)構(gòu)合理簡單，制造成本低廉，生產(chǎn)速度快，效率高。此外，在實施例中，組建多級剪切研磨設(shè)備組，從而實現(xiàn)流水線式生產(chǎn)，一方面解決了單組剪切研磨設(shè)備90存在未能對液態(tài)混合材料進行完全剝離的情況，另一方面提高了石墨烯的生產(chǎn)效率，提供了生產(chǎn)線化生產(chǎn)的方案。

盡管參照上面實施例詳細說明了本發(fā)明，但是通過本公開對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，而在不脫離所述的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的原理及精神范圍的情況下，可對本發(fā)明做出各種變化或修改。因此，本公開實施例的詳細描述僅用來解釋，而不是用來限制本發(fā)明，而是由權(quán)利要求的內(nèi)容限定保護的范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)，包括至少一組剪切研磨設(shè)備，所述的剪切研磨設(shè)備包括有缸體，在所述缸體內(nèi)設(shè)有剪切研磨腔，在所述缸體其中一端壁的一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔的進料口，在該端壁的另一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔的出料口，在所述缸體內(nèi)設(shè)有作高速旋轉(zhuǎn)動作的剪切研磨裝置。其通過將液態(tài)混合材料泵入到剪切研磨腔內(nèi)，在剪切研磨裝置的旋轉(zhuǎn)剪切效應(yīng)的作用下，被高速地、充分地剪切、研磨和攪拌，液態(tài)混合材料被剪切研磨剝離，從而獲得單層和少層石墨烯納米片，結(jié)構(gòu)合理簡單，制造成本低廉，生產(chǎn)速度快，效率高；此外，可組建多級剪切研磨設(shè)備組，從而實現(xiàn)流水線式生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王奉瑾;戴雪青
受保護的技術(shù)使用者：王奉瑾
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.20
技術(shù)公布日：2017.09.15