石墨烯為什么難以分散？如何解決？

目前石墨烯的各類合成技術都已經成熟，關鍵是石墨烯材料難以在其他基體中分散，是制約其大規模應用的難點。沒有大規模應用，石墨烯就沒有發展的動力。石墨烯為什么難以分散？這是由于其特殊的結構所決定的，具體原因如下：

 1、片狀結構

石墨烯為典型的片狀結構，尤其是化學氣相沉積法生產的石墨烯厚度又很薄，在復合過程中很容易造成片狀結構的褶皺，嚴重的甚至變程團狀，破壞了片狀結構的特性，達不到應有的改性效果。尤其是采用CVD方法生產的石墨烯薄膜，片狀結構特性更強。

2、分子間力

單層石墨烯層間的范德華力很大，外來物質和外來力很難打開，因此難以分散在聚合物中，要采用各種方法降低分子間的范德華力。主要方法為增加石墨烯層數，單層石墨烯的尺寸還不到1納米，比表面積太大了很容易聚集，一般尺寸般達到10層（5納米）以上后范德華力會減弱一些，外來物質材可以打開，添加到復合材料中才可以分散。但是層數要達到10層以上，就已經成為石墨烯片了，很多改性作用發揮不出來。

3、相溶性問題

氧化還原反應生產的石墨烯因采用強氧化劑氧化，在石墨烯層之間產生了氧化基團，降低了分子間力，與其他方法石墨烯相對而言其分散可能行性大大提高。

石墨烯材料分子結構上官能團成分很少，純凈石墨烯與聚合物的相容性不好。

4、設備沒有選對

現在大多數采用超聲、砂磨機、高壓均質機、批次攪拌等等，這些雖能對石墨烯進行分散，但是時間久、效率低、還容易破壞其內部結構，后期設備維護比較麻煩等等，上海依肯針對上述問題，進行研究及客戶反應的情況進行總結，特綜合改進一款可以是石墨烯充分均勻分散的設備，此設備特別適合于需要研磨分散均質一步到位的物料。結構為立式分體結構，精密的零部件配合運轉平穩，運行噪音在73DB以下。同時采用德國博格曼雙端面機械密封，并通冷媒對密封部分進行冷卻，把泄露概率降到低，保證機器連續24小時不停機運行。

從設備角度來分析，影響研磨分散機效果因素有以下幾點：

1.研磨頭的形式（批次式和連續式）（連續式比批次式要好）

2.研磨頭的剪切速率，（越大效果越好）

3.研磨的齒形結構（分為初齒、中齒、細齒、超細齒、越細齒效果越好）

4.物料在分散墻體的停留時間、研磨分散時間（可以看作同等電機，流量越小效果越好）

5.循環次數（越多效果越好，到設備的期限就不能再好了。）

線速度的計算：

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。

剪切速率 (s-1) =      v  速率 (m/s)   
               g 定-轉子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素：

轉子的線速率

在這種請況下兩表面間的距離為轉子-定子 間距。 
IKN 定-轉子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm  

速率V=  3.14 X  D（轉子直徑）X 轉速 RPM  /   60

 所以轉速和分散頭結構是影響分散的一個zui重要因素，超高速分散均質分散機的高轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是zui重要的

上海依肯機械設備有限公司是一家中德合作經營企業，依肯通過引進德國IKN技術和科學管理模式，形成了完整的研發、制造及營銷體系。她保持與全球的混合乳化技術同步，同時擁有一流的技術研究人才和生產能力，為中國及全球提供多元化的產品及技術服務。