超聲波清洗儀器輔助液相剝落（LPE）

功率超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學(xué)的變化，從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的、熱學(xué)的、電磁學(xué)的和化學(xué)的超聲效應(yīng)，包括以下4種效應(yīng)：

1）機(jī)械效應(yīng)。超聲波的機(jī)械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當(dāng)超聲波流體介質(zhì)中形成駐波時，懸浮在流體中的微小顆粒因受機(jī)械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空間形成周期性的堆積。

2）空化作用。超聲波作用于液體時可產(chǎn)生大量小氣泡。一個原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強(qiáng)大的拉應(yīng)力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化。空洞內(nèi)為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質(zhì)的振動而不斷運(yùn)動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。

3）熱效應(yīng)。由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時能產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)。

4）化學(xué)效應(yīng)。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學(xué)反應(yīng)。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過氧化氫；溶有氮?dú)獾乃?jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸；染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學(xué)物質(zhì)的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學(xué)和電化學(xué)過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機(jī)物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

超聲波清洗儀器是液相剝離法中常用的輔佐手法，液相剝離制備石墨烯的過程中有兩個首要要素起著重要作用。一個是空化現(xiàn)象，超聲波處理過程中會有微氣泡的生成、加速成長以及破裂，會在液體中發(fā)生高密度與低密度快速替換的區(qū)域，使得壓力在其間振動，液體中的氣泡在高壓下收縮、低壓下膨脹，因?yàn)閴毫Φ母淖兪挚?，致使氣泡在石墨烯外表劇烈迸裂，這就使得渙散在溶劑中的石墨被壓碎。另一個是剪切力，當(dāng)微氣泡在靠近石墨鄰近但與石墨不觸摸的地方迸裂時，使得 溶劑構(gòu)成微射流沖擊石墨外表，構(gòu)成剪切力進(jìn)而促進(jìn)石墨層與層之間的分離。

在剝落二維（2D）層狀材料的最可靠技術(shù)中，超聲清洗儀器輔助液相剝落（LPE）被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)有效且簡單的制備石墨烯及其二維無機(jī)對等物的方法，且尺寸合理且可以接受。缺陷水平。盡管在該領(lǐng)域中有快速的進(jìn)步，但是對超聲處理頻率的效果和結(jié)果知之甚少，并且常常被忽略，導(dǎo)致剝落效率低。

在這里，Kelisonic證明了以較高的頻率和較低的功率進(jìn)行簡單的溫和浴超聲波處理，對最終剝離產(chǎn)品的厚度，尺寸和質(zhì)量產(chǎn)生了積極的影響。我們表明，通過將鍍液超聲處理的頻率從37 kHz增加到80 kHz，可以使用乙醇作為溶劑直接從石墨中剝落單層石墨烯薄片。統(tǒng)計(jì)分析表明，約有77％的石墨烯薄片厚度低于三層，平均橫向尺寸為13μm。我們證明了這種方法適用于重晶石（Cu9 S 5）和硫化銀（Ag 2 S），因此表明該剝落技術(shù)可應(yīng)用于其他無機(jī)2D材料以獲得高質(zhì)量的薄層薄片。這種簡單有效的方法促進(jìn)了石墨烯和過渡金屬硫族化物的單層/少量層的形成，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、醫(yī)藥、高校、科研、石油、化工、輕工、冶金、交通、國防等行業(yè)。