V posledních letech získává grafen stále více pozornosti. Země také obhajuje rozvoj grafenového průmyslu. Způsob přípravy grafenu však také omezuje rychlost většiny výrobců. Mezi běžné oxidační metody patří Brodieho metoda, Staudemanaierova metoda a metoda The Hummers je založena na principu zpracování grafitu silnou kyselinou a poté přidáním silného oxidačního činidla pro oxidaci. Oxidovaný grafit je vytvořen ultrazvukem, čímž se získá grafenové disperzní zařízení za vzniku oxidu grafeničitého, a pak se k redukci přidá redukční činidlo, aby se získal grafen.
Ultrazvuková disperze grafenu
Vzhledem ke své povrchové inertnosti je grafen neslučitelný s mnoha látkami a má špatnou dispergovatelnost. Je snadné aglomerovat za vzniku větších aglomerátů a aglomeráty jsou ireverzibilní, takže nanočástice nemohou být rovnoměrně rozptýleny v jediné částici, přičemž se snižuje její vlastní adsorpční kapacita. Má velmi nepříznivý vliv na aplikační vlastnosti nanoprášků a na zlepšení vlastností kompozitů vyztužených grafenem.
Použití povrchově aktivních látek nebo dispergačních činidel pro přípravu stabilního a vysoce koncentrovaného grafenu je náročným úkolem. Za účelem překonání van der Waalsových sil mezi grafenovými vrstvami jsou silnými smykovými silami, vytvořenými ultrazvukovou kavitací, nejpokrokovější způsoby přípravy takových stabilních disperzí. Šíření ultrazvukových vln v kapalném stavu vytváří silné tlakové vlny, které tvoří četné mikroskopické bubliny, které podléhají rychlému růstu a uzavření. Když je bublina uzavřena, vzniká v důsledku kolize mezi tekutinami silná rázová vlna a na jejím obvodu je generován tlak tisíců atmosfér, čímž vzniká silná smyková aktivita.
Jak se zvyšuje ultrazvuková síla, okamžitý uvolňovací tlak ultrazvukových vln ničí van der Waalsovu sílu mezi grafenovou vrstvou a vrstvou, což účinně rozšiřuje rozteč grafitových vrstev. Větší rozteče vrstev nejsou jen přínosné pro tvorbu grafitových interkalačních kompozitů mezi jinými molekulami, atomy a dalšími interkalačními vrstvami, ale také snadněji se odstraňují, což vytváří základ pro další krok přípravy jednovrstvého grafenu. Navíc, přesným řízením parametrů procesu zpracování ultrazvukem, může ultrazvuková disperzní technika zabránit chemickým účinkům a poškození krystalové struktury, čímž se získají původní grafenové listy bez defektů.