石墨烯漿料的分散均勻性、片層完整性是決定石墨烯復(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)性能的核心關(guān)鍵，石墨烯粉體具備比表面積大、表面活性高、易團聚的特性，常規(guī)單一分散工藝難以破解粉體團聚問題，易出現(xiàn)漿料分散不均、片層堆疊、局部團聚殘留等缺陷。高剪切分散機的機械剪切分散結(jié)合超聲分散的協(xié)同工藝，可實現(xiàn)宏觀均質(zhì)與微觀解團聚的雙重效果，兼顧分散效率與石墨烯片層結(jié)構(gòu)完整性，是高品質(zhì)石墨烯漿料制備的核心工藝方案。
單一機械高剪切分散依靠高速機械剪切力、撞擊力、湍流力打散團聚粉體，具備分散效率高、適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)勢，但單純機械作用力難以破解微米級微觀團聚結(jié)構(gòu)，且高強度機械長時間作用易造成石墨烯片層破損、褶皺，破壞材料固有性能。單一超聲分散依靠高頻超聲空化效應(yīng)實現(xiàn)微觀解團聚，微觀分散效果優(yōu)異、不損傷片層結(jié)構(gòu)，但宏觀物料流動性差、分散均勻性不足，大批量漿料易出現(xiàn)局部分散不均、效率低下的問題，兩類單一工藝均存在明顯技術(shù)短板。
超聲機械協(xié)同分散工藝采用宏觀機械預(yù)分散、微觀超聲精分散的分步協(xié)同機制，實現(xiàn)優(yōu)勢互補、短板互補。首先通過高剪切分散機的高速機械剪切作用，對石墨烯漿料進行宏觀預(yù)處理，快速打散大顆粒團聚體，實現(xiàn)漿料整體初步均質(zhì)，優(yōu)化物料整體流動狀態(tài)，消除大范圍團聚缺陷，為后續(xù)微觀精細分散奠定基礎(chǔ)，大幅提升整體分散效率，適配規(guī)模化生產(chǎn)需求。
在機械分散的同步或后續(xù)階段引入超聲分散技術(shù)，利用高頻超聲空化效應(yīng)產(chǎn)生的微射流、沖擊波，作用于漿料微觀團聚區(qū)域，精準破解機械剪切難以打散的微小片層團聚結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)微觀尺度的解團聚。超聲作用溫和可控，不會破壞石墨烯基礎(chǔ)片層結(jié)構(gòu)，可更大程度保留材料固有性能。通過工藝參數(shù)匹配優(yōu)化，實現(xiàn)機械剪切力與超聲空化力的協(xié)同適配，避免作用力相互抵消、過度作用損傷物料，兼顧分散均勻性、結(jié)構(gòu)完整性與生產(chǎn)高效性。
超聲機械協(xié)同分散工藝解決了單一分散工藝的技術(shù)缺陷，實現(xiàn)石墨烯漿料宏觀均質(zhì)、微觀解團聚的分散效果，有效提升漿料分散均勻度，杜絕團聚殘留，同時保護石墨烯片層結(jié)構(gòu)完整，更大化發(fā)揮材料性能優(yōu)勢。該協(xié)同工藝適配不同濃度、不同配比石墨烯漿料的制備需求，可穩(wěn)定產(chǎn)出高品質(zhì)石墨烯分散漿料，為石墨烯復(fù)合材料、導(dǎo)電涂層、功能薄膜等產(chǎn)品的制備提供工藝支撐。
