Grafen sıklıkla "her derde deva" olarak adlandırılsa da, mükemmel optik, elektriksel ve mekanik özelliklere sahip olduğu inkar edilemez; bu nedenle endüstri, grafeni polimerler veya inorganik matrislerde nano dolgu maddesi olarak dağıtmaya bu kadar istekli. Her ne kadar “bir taşı altına çevirme” gibi efsanevi bir etkiye sahip olmasa da, aynı zamanda matrisin performansının bir kısmını belirli bir aralıkta iyileştirebilir ve uygulama aralığını genişletebilir.
Şu anda, yaygın olarak kullanılan grafen kompozit malzemeler esas olarak polimer bazlı ve seramik bazlı olarak ikiye ayrılabilir. İlki hakkında daha fazla çalışma var.
Yaygın olarak kullanılan bir reçine matrisi olarak epoksi reçine (EP), mükemmel yapışma özelliklerine, mekanik mukavemete, ısı direncine ve dielektrik özelliklere sahiptir, ancak kürlendikten sonra çok sayıda epoksi grubu içerir ve çapraz bağlanma yoğunluğu çok yüksektir, bu nedenle elde edilen sonuç ürünler kırılgandır ve darbe direnci, elektrik ve ısı iletkenliği zayıftır. Grafen dünyadaki en sert maddedir ve mükemmel elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir. Bu nedenle, grafen ve EP'nin birleştirilmesiyle yapılan kompozit malzeme her ikisinin de avantajlarına sahiptir ve iyi bir uygulama değerine sahiptir.
Nano Grafengeniş bir yüzey alanına sahiptir ve grafenin moleküler seviyedeki dağılımı, polimer ile güçlü bir arayüz oluşturabilir. Hidroksil grupları gibi fonksiyonel gruplar ve üretim süreci, grafeni buruşuk bir duruma dönüştürecektir. Bu nano ölçekli düzensizlikler, grafen ve polimer zincirleri arasındaki etkileşimi arttırır. Fonksiyonelleştirilmiş grafenin yüzeyi, polimetil metakrilat gibi polar polimerlerle güçlü hidrojen bağları oluşturabilen hidroksil, karboksil ve diğer kimyasal grupları içerir. Grafen benzersiz bir iki boyutlu yapıya ve birçok mükemmel özelliğe sahiptir ve EP'nin termal, elektromanyetik ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesinde büyük uygulama potansiyeline sahiptir.
1. Epoksi reçinelerdeki grafen – elektromanyetik özelliklerin iyileştirilmesi
Grafen mükemmel elektriksel iletkenliğe ve elektromanyetik özelliklere sahiptir ve düşük dozaj ve yüksek verimlilik özelliklerine sahiptir. Epoksi reçine EP için potansiyel bir iletken değiştiricidir. Araştırmacılar yüzey işlemine tabi tutulmuş GO'yu yerinde termal polimerizasyon yoluyla EP'ye dahil etti. İlgili GO/EP kompozitlerinin kapsamlı özellikleri (mekanik, elektriksel ve termal özellikler vb. gibi) önemli ölçüde iyileştirildi ve elektriksel iletkenlik 6,5 kat artırıldı.
Modifiye grafen, %2 modifiye grafen eklenerek epoksi reçine ile birleştirilir, epoksi kompozit malzemenin depolama modülü %113 artar, %4 eklenir, mukavemet %38 artar. Saf EP reçinesinin direnci 10^17 ohm.cm'dir ve grafen oksit eklendikten sonra direnç 6,5 kat azalır.
2. Epoksi reçinede grafenin uygulanması – termal iletkenlik
Eklemekarbon nanotüpleri (CNT'ler)ve grafenin epoksi reçineye eklenmesiyle %20 CNT ve %20 GSMH eklendiğinde kompozit malzemenin termal iletkenliği 7,3W/mK'ye ulaşabilir.
3. Epoksi reçinede grafenin uygulanması – alev geciktirici
Ağırlıkça %5 organik fonksiyonelleştirilmiş grafen oksit eklendiğinde alev geciktirici değeri %23,7 artarken, ağırlıkça %5 eklendiğinde %43,9 arttı.
Grafen mükemmel sertlik, boyutsal kararlılık ve tokluk özelliklerine sahiptir. Epoksi reçine EP'nin bir değiştiricisi olarak, kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini önemli ölçüde artırabilir ve büyük miktardaki sıradan inorganik dolgu maddelerinin ve düşük modifikasyon verimliliğinin ve diğer eksikliklerin üstesinden gelebilir. Araştırmacılar kimyasal olarak değiştirilmiş GO/EP nanokompozitlerini uyguladılar. w(GO)=%0,0375 olduğunda, karşılık gelen kompozitlerin basınç dayanımı ve tokluğu sırasıyla %48,3 ve %1185,2 arttı. Bilim adamları, GO/EP sisteminin yorulma direnci ve sağlamlığının modifikasyon etkisini incelediler: w(GO) = %0,1 olduğunda, kompozitin gerilme modülü yaklaşık %12 arttı; w(GO) = %1,0 olduğunda, kompozitin bükülme sertliği ve mukavemeti sırasıyla %12 ve %23 oranında arttırılmıştır.
Gönderim zamanı: Şubat-21-2022