一种石墨烯预分散系统的制作方法

本技术涉及一种石墨烯预分散系统，属于石墨烯处理。

背景技术：

1、石墨烯，作为一种二维碳纳米材料，因其独特的物理和化学性质，常被用于电子、能源、医疗、传感器等领域。但是，石墨烯在水或有机溶剂中的天然分散性较差，虽然具有很多独特的物理和化学属性，但是其天然的二维平面形态使得在溶剂中容易形成明显的团聚，会影响进一步的合成和应用，因此需要预分散处理。但是在预分散中，预分散的质量至关重要。

技术实现思路

1、根据本技术的一个方面，提供了一种石墨烯预分散系统，该系统利用控制模型对预分散后的石墨烯溶液进行输入和输出标记，基于输入的指标数据进行指标预测，输出预测指标，根据预测指标判断指标数据是否异常，进而反馈优化石墨烯预分散的产品质量。

2、一种石墨烯预分散系统，其特征在于，包括：

3、原料罐，用于存放待预分散的石墨烯溶液，其中，所述石墨烯溶液为氧化石墨烯水溶液；

4、超声波发生机构，包括电源模块、换能器、波形调整电路和冷却系统，所述电源模块分别于所述换能器、波形调整电路、功率放大器和冷却系统连接；

5、控制模型，基于所述超声波发生装置预分散得到的所述石墨烯溶液预分散的产品质量建立预分散后的所述石墨烯溶液不同预分散质量对应的指标数据的映射组合集，并将每一指标数据状态下的所述石墨烯溶液的预分散质量与设定阈值进行比较，判断指标数据是否异常，进而反馈优化石墨烯溶液预分散的产品质量；其中，所述指标数据包括石墨烯溶液的预分散用量和换能器的工作特性，所述石墨烯溶液的预分散质量通过分散度评价；

6、当所述石墨烯溶液预分散的产品质量在所述设定阈值范围时，即所述指标数据正常，所述超声波发生机构正常运行；当所述石墨烯溶液预分散的产品质量不在所述设定阈值范围时，判断问题指标的存在风险，进而调整所述超声波发生机构的运行。

7、进一步的，所述预分散系统还包括：

8、级联密炼机构，包括至少两个滚筒和与所述滚筒连接的控制模块，两个滚筒呈阶梯式分布，用于不同程度上提供不同的压力和剪切深度，通过多个循环来提高预分散效果；

9、第一级所述滚筒上分别安装有第一传感器，所述第一传感器用于第一级所滚筒中所述石墨烯溶液的参数监测；第二级所述滚筒上安装有第二传感器，所述第二传感器用于第二级所述滚筒中所述石墨烯溶液的状态参数监测，其中，所述石墨烯溶液的状态参数包括其在对应的所述滚筒内的压力和重量；

10、所述控制模块用于根据所述第一传感器/第二传感器检测到的状态参数去设定第一级所述滚筒与第二级所述滚筒的工作状态指令；同时根据设定的工作状态指令对所述滚筒进行联合执行控制。

11、进一步的，所述控制模块根据设定的工作状态指令对所述滚筒进行联合执行控制包括根据实时检测到的状态参数与各预设实时状态参数差值之间的关系设定所述滚筒的进料速度：

12、记录第一级所述滚筒的第一状态参数a，同时设定所述第一状态参数的第一控制指令；

13、记录第二级所述滚筒的第二状态参数b，同时设定所述第二状态参数的第二控制指令；

14、当所述第一状态参数a小于第一预设实时状态参数a1时，且当所述第二状态参数b小于第一预设实时状态参数b1时，所述第一控制指令控制所述第一级所述滚筒提高该状态下的实施进料速度，所述第二控制指令控制所述第二级所述滚筒提高该状态下的实施进料速度；

15、当所述第一状态参数a大于第一预设实时状态参数a1小于第二预设实时状态参数a2，且所述第二状态参数b大于第一预设实时状态参数b1小于第二预设实时状态参数b2，选定所述第一参考状态a下第一级所述滚筒的加料速度作为该状态下的实施进料速度，选定所述第二参考状态b下第二级所述滚筒的加料速度作为该状态下的实施进料速度；

16、当所述第一状态参数a大于第一预设实时状态参数a1时，且当所述第二状态参数b大于第一预设实时状态参数b1时，所述第一控制指令控制所述第一级所述滚筒降低该状态下的实施进料速度，所述第二控制指令控制所述第二级所述滚筒降低该状态下的实施进料速度。

17、进一步的，所述将每一指标数据状态下的所述石墨烯溶液的预分散质量与设定阈值进行比较，判断指标数据是否异常，进而反馈优化石墨烯预分散的产品质量包括：

18、级次对经所述超声波发生机构预分散后得到的石墨烯分散液进行离心处理，得到一层上清液和二层上清液；

19、对所述一层上清液和二层上清液稀释后进行紫外吸光度测定，分别得到第一吸光度值和第二吸光度值，利用第一吸光度值和第二吸光度值得到该状态下所述石墨烯分散液的分散度，将所述分散度输入至控制模型中进行判断和反馈；

20、当所述分散度大于设定阈值时，所述石墨烯分散液达到预分散标准，此时超声波发生机构停止预分散动作或者按换能器原有的工作特性继续工作；

21、当所述分散度小于设定阈值时，所述石墨烯分散液未达到预分散标准，此时改变所述换能器的工作特性，即在同一所述石墨烯溶液用量下提高所述换能器的工作频率。

22、进一步的，所述换能器为声学阻尼换能器，所述声学阻尼换能器包括声学阻尼器和安装在所述声学阻尼器内部的换能器，用于所述超声波发生机构工作时吸收或反射多余的能量，提高系统效率，以及防止声波造成的环境噪音。

23、进一步的，所述波形调整电路包括依次连接的选频放大电路、高频放大电路、低通滤波器和放大电路；

24、所述选频放大电路用于特定频率的电信号通过，滤掉其他频率，保证最终输出的信号是纯正的特定频率；

25、所述高频放大电路用于增强信号强度，使其达到驱动换能器所需的小信号水平；

26、所述低通滤波器用于消除放大后的高频噪声或非线性失真的高频成分，保持输出波形的平滑和稳定性；

27、所述放大电路用于放大已滤波后的信号，使其具有足够的功率驱动换能器产生超声波。

28、进一步的，所述选频放大电路包括三极管q1，三极管q1的第一引脚分为五路，一路经第一电阻r1接+5v，第二路经二极管d1接+5v，第三路经第二电阻r2接地，第四路经二极管d2接地，第五路经第一电容c1和换能器后接地，+5v经第二电容c2接地；

29、三极管q1的第二引脚分四路，第一路经第三电阻r3接+5v，第二路经可变电容c3接+5v，第三路经电感l1接+5v，第四路接第三电容c4；三极管q1的第三引脚分两路，一路经第四电阻r5接地，另一路依次经第四电容c5和第五电阻r6后接地。

30、本技术能产生的有益效果包括：

31、本技术所提供的一种石墨烯预分散系统，基于所述超声波发生装置预分散得到的所述石墨烯溶液预分散的产品质量建立预分散后的所述石墨烯溶液不同预分散质量对应的指标数据的映射组合集，并将每一指标数据状态下的所述石墨烯溶液的预分散质量与设定阈值进行比较，判断指标数据是否异常，进而反馈优化石墨烯溶液预分散的产品质量，同时提高了石墨烯的分散性能。