20 كيلو هرتز تشتت بالموجات فوق الصوتية من الصفائح النانوية الجرافين

20 كيلو هرتز تشتت بالموجات فوق الصوتية من الصفائح النانوية الجرافين

يتمتع الجرافين بخصائص ميكانيكية متميزة نظرًا لبنيته الفريدة، ويُنظر إليه على أنه تقوية مثالية لمركبات المصفوفة المعدنية.ومع ذلك، فهو دائمًا في شكل تكتل نظرًا لمساحة سطحه المحددة الكبيرة، وبالتالي، يجب تفريقه أولاً قبل دمجه مع المصفوفة، ويعتبر العلاج بالموجات فوق الصوتية هو الطريقة الأكثر فعالية.في هذا العمل، تمت دراسة آثار معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية، مثل وقت الموجات فوق الصوتية، وطاقة الموجات فوق الصوتية، ونوع المذيب، ودرجة حرارته، على تشتت وبنية الصفائح النانوية الجرافين (GNPs).أظهرت النتائج أن زيادة وقت الموجات فوق الصوتية أو طاقة الموجات فوق الصوتية يمكن أن تعزز تأثيرات التشتت والتقشير للناتج القومي الإجمالي، ولكنها تزيد أيضًا من درجة التجزئة ودرجة اضطراب توزيع ذرة C في وقت واحد.المذيبات ذات درجة الحرارة المنخفضة أو اللزوجة المنخفضة أو التوتر السطحي العالي لها تأثيرات مماثلة لتلك التي تزيد من وقت أو طاقة الموجات فوق الصوتية.ومع ذلك، بالنسبة لمياه الصنبور، وهي مذيب عالي التوتر السطحي، فهي تتمتع بدرجة تجزئة منخفضة نسبيًا وتأثيرات تشتت وتقشير جيدة بسبب محبة الماء للناتج القومي الإجمالي.ومع ذلك، يعتبر الكحول الإيثيلي مذيبًا أكثر ملاءمة لأنه يتمتع بخصائص تقلب وتفاعل خاملة ممتازة مع الناتج القومي الإجمالي وسبائك المصفوفة بالإضافة إلى تأثير التشتت الجيد.يمكن أن يحقق الناتج القومي الإجمالي الحالة المتوقعة عندما تتم معالجته بالموجات فوق الصوتية لمدة 4 ساعات تحت قوة 960 واط في مذيب EA عند 35 درجة مئوية.

مبدأ تشتت الجرافين بالموجات فوق الصوتية
هناك نوعان من معدات الموجات فوق الصوتية، سونيكاتور الطرف والحمام.قوة sonicator طرف دائما أعلى من ذلك من حمام واحد، وبالتالي، sonicator طرف أكثر كفاءة بكثير للتشتت من sonicator حمام في ظل نفس الظروف.ومع ذلك، تؤكد معظم التحقيقات على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية للمركبات المعززة بالجرافين.أما بالنسبة لتصنيع المركبات، خاصة بالنسبة لتشتت الجرافين، فقد تم توفير مجموعة من المعلمات فقط، والتأثيرات التفصيلية للمعلمات مثل مسحوق الموجات فوق الصوتية والوقت واللزوجة والتوتر السطحي ودرجة حرارة المذيبات على تشتت الجرافين، لا تزال غير واضحة.لذلك، قد لا تكون المعلمات المستخدمة في تحقيقاتها هي الأمثل، كما أن الخواص الميكانيكية للمركبات غير مرضية بسبب التوزيع غير المتجانس الناتج للجرافين.أشارت التحقيقات السابقة إلى أن العلاج بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يؤدي إلى تفريق تكتلات الناتج القومي الإجمالي، لكنه يؤدي في الوقت نفسه إلى التفتت .لا يؤدي التشرذم إلى تقليل نسبة العرض إلى الارتفاع للجرافين وتقليل كفاءة نقل الحمولة فحسب، وبالتالي يضعف دورها المعزز فحسب، بل يزيد أيضًا من ذرات الكربون ذات الروابط المتدلية على حافة الناتج القومي الإجمالي؛تتمتع هذه الذرات C دائمًا بنشاط كيميائي عالٍ ويمكن أن تتفاعل بسهولة مع عناصر سبائك المصفوفة لتكوين كربيدات هشة في واجهة الجرافين / المصفوفة ، مما يضعف أيضًا الدور المعزز للناتج القومي الإجمالي .بالإضافة إلى ذلك، أشارت بعض التحقيقات إلى أن الشواغر قد تتشكل أثناء العلاج بالموجات فوق الصوتية، ثم تم تدمير سلامة هيكل الجرافين، وبالتالي انخفض دور التعزيز أيضًا .تشنغ وآخرون.وجد أن التشتت بالموجات فوق الصوتية لأنابيب الكربون النانوية يعتمد على الخواص الفيزيائية للمذيبات مثل ضغط البخار واللزوجة والتوتر السطحي.علاوة على ذلك، يعد ارتفاع درجة حرارة المذيب ظاهرة شائعة أثناء العلاج بالموجات فوق الصوتية، وضغط بخار المذيب له علاقة وثيقة مع درجة حرارته، أي أن درجة حرارة المذيب يمكن أن تؤثر أيضًا على تشتت الجرافين.لكن، للأسف، لا توجد تحقيقات في هذه الجوانب.

الغرض من تشتت الجرافين
هناك الكثير من مواد الجرافيت في الطبيعة، ويحتوي الجرافيت الذي يبلغ سمكه 1 ملم على حوالي 3 ملايين طبقة من الجرافين.يسمى الجرافيت أحادي الطبقة بالجرافين، وهو غير موجود في الحالة الحرة، وهو موجود على شكل صفائح من الجرافيت مغلفة بطبقات متعددة من الجرافين.نظرًا لأن قوة الطبقة البينية لصفيحة الجرافيت ضعيفة، فيمكن تقشيرها طبقة بعد طبقة بواسطة القوة الخارجية، وبالتالي الحصول على جرافين أحادي الطبقة بسمك ذرة كربون واحدة فقط.

معامل