[实用新型]一种超声波辅助切割二维材料的装置

说明书

本实用新型公开了一种超声波辅助切割二维材料的装置，包括底板、控制器、立杆、横杆、搅拌电机、传动轴、搅拌刀头、超声腔室及搅拌罐；立杆为竖直设置的空心杆状结构，控制器位于立杆的左侧，超声腔室位于立杆的右侧；横杆为水平设置的空心杆状结构，一端与立杆固定连接，另一端连接有的搅拌电机，传动轴为竖直设置，顶端与搅拌电机连接，底端与搅拌刀头连接；超声腔室内设置用于盛放二维材料的搅拌罐，搅拌电机和超声腔室均与控制器电连接。本实用新型的超声波辅助切割二维材料的装置通过超声波辅助切割来制备二维材料，能够解决现有的二维材料制备过程中制备工艺复杂及重复性不高的问题，且结构简单、安全性高、成本低廉。

技术领域

本实用新型属于纳米科学技术领域，涉及二维材料制备的量产化，具体涉及一种超声波辅助切割二维材料的装置。

背景技术

二维材料是指电子仅可在两个维度的非纳米尺度(1-100nm)上自由运动(平面运动)的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱等，具有片状结构，横向尺寸大于一百纳米或者高达几微米甚至更大，而厚度仅仅单原子或者几个原子厚。

自2004年曼切斯特大学Geim小组成功分离出单原子层的石墨材料后，二维石墨烯材料引起了大量科学工作者的关注，于是他们投入大量的人力物力去探寻其他新型二维材料。石墨烯是单原子层厚的多晶碳膜，具有超高的室温迁移率、量子霍尔效应、超高的比表面积、高的杨氏模量、出色的光学透明度和优异的电、热传导性能，石墨烯成为二维材料领域一个典型的模型并激发了其他类石墨烯二维材料的探索。正如石墨烯一样，大尺寸高质量的其他二维材料不仅对于探索二维极限下新的物理现象和性能非常重要，而且在电子、光电子等领域具有诸多新奇的应用。

近年来，除石墨烯外，硫化钼、硫化钨、二维六方氮化硼、过渡族金属硫化物、氧化物、黑磷等二维材料也被制备出来，极大地拓展了二维材料的性能和应用。

尽管二维纳米材料展现出诱人的前景，但是制约其发展的瓶颈在于如何能够规模化制备高质量、大片层的层状材料。现有技术中通常采用化学气相沉积和等离子溅射沉积等方法来制备二维材料薄膜，但是此类方法需要使用高温或真空，并且制备过程中将晶片转移到适当目标衬底的过程也会造成二维材料性能的弱化。

利用超声波、剪切力或电化学插层等在液相中直接剥离二维材料的方法因其工艺的简单性和通用性使其对许多前瞻性技术有较大的吸引力。但是现有的剥离装置结构复杂、成本高昂且不适用于批量制备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超声波辅助切割二维材料的装置，通过超声波辅助切割来制备二维材料，能够解决现有的二维材料制备过程中制备工艺复杂及重复性不高的问题，且结构简单、安全性高、成本低廉。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种超声波辅助切割二维材料的装置，包括底板、控制器、立杆、横杆、搅拌电机、传动轴、搅拌刀头、超声腔室及搅拌罐；

所述的底板为水平设置的板状结构，所述控制器、立杆及超声腔室均设置在所述底板的顶面上；所述立杆为竖直设置的空心杆状结构，所述控制器位于所述立杆的左侧，所述超声腔室位于所述立杆的右侧；所述横杆为水平设置的空心杆状结构，一端与所述立杆固定连接并能够在所述立杆的任意位置固定，另一端连接有所述的搅拌电机，所述传动轴为竖直设置，顶端与所述搅拌电机连接，底端与所述搅拌刀头连接；所述超声腔室设置为敞口状，其底部和四周的侧壁内均安装有超声发生器；所述的搅拌罐用于盛放二维材料，设置在所述超声腔室内并与所述超声腔室的内底面可拆卸连接；

所述搅拌电机和超声腔室均与所述控制器电连接。

在上述技术方案中，所述横杆靠近所述搅拌电机的一端的管壁上开设有出线孔，所述横杆靠近所述立杆的一端的管壁上开设有进线孔。

在上述技术方案中，所述立杆靠近所述横杆的一端的管壁上开设有出线孔，所述立杆靠近所述控制器的一端的管壁上开设有进线孔。