石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，几乎完全透明，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm²/Vs，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10^-8Ω/m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。石墨烯材料优异的物理和结构特性使其在电子、传感、涂料和光电器件等多领域表现出非凡的应用潜力。

  目前石墨烯的各类合成技术都已经成熟，现有的石墨烯材料大多采用氧化还原法制备。氧化还原法制备石墨烯材料具有操作简单，产物可加工性好等优点。但是石墨烯材料难以在其他基体中分散，是制约其大规模应用的难点，需要一种能很好松团、分散的设备进行处理后才能发挥其真正优良的特性。

图1 石墨烯的结构

超高压均质作为现如今最为先进的湿法高压分散技术，为石墨烯材料的上述问题提供了非常好的纳米均质解决方案，可以解决粒径细化和分散均一的问题。

1. TRILOS超高压纳米均质机介绍：

  TRILOS超高压纳米均质机采用高压喷射原理，能够在短时间内产生巨大的剪切力，碰撞力，气穴力，从而将大量能量集中作用于物料，使物料的成分以完全的均质的状态存在，能够大幅提升效率。通过调控均质机来达到理想的粒径分布效果，且不会产生金属材料污染，可实现实验研发到大生产的线形放大，为石墨烯等高价值材料提供可靠的技术方案。

  TRILOS超高压纳米均质机不堵不漏，采用10寸工业触控屏，可实时监控压力曲线图，最高压力可达4000bar。

图2 均质机原理图

图3 各型号的TRILOS超高压纳米均质机

2. 实验描述：

　  首先，用MICCRA D-9高剪切分散机预处理石墨烯分散液。

图4 MICCRA D-9高剪切分散机

  然后，将预处理后的石墨烯分散液放入TRILOS ND100超高压纳米均质机进行实验。其中，压力：1500-2000bar；处理次数：3次。

图5 超高压均质实验

  超高压产生能量瞬间的转化，引发剧烈的空化、爆破、碰撞、剪切等效应，使分子间的非极性共价键断裂，在瞬时高压释放的时候，石墨烯片变薄，对应的溶液可以稳定分散。

图6 石墨烯分散效果电镜图

3. 结论

  采用TRILOS超高压纳米均质机，可稳定分散石墨烯溶液，达到了比较先进的水平。此外，也可接入在线粘度计、在线粒度仪和在线近红外分析仪等仪器进行实时在线监控，为研发和工艺人员对产品的进一步生产提供迅速的判断依据。

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