Efectul sonorizării băii asistate de căldură asupra comportamentelor de deformare mecanică și termică ale
1 Școală de Inginerie a Materialelor, Universitatea din Malaezia Perlis, Complexul Taman Muhibbah, Jejawi 2, 02600 Arau, Perlis, Malaezia
2 Facultatea de Inginerie, Universitatea din Malaezia Perlis, Campus principal, Pauh Putra, 02600 Perlis, Malaezia
Abstract
Compozitele epoxidice umplute cu nanoplatete de grafen (PNB) au variat între 0,2 și 5% vol. Au fost pregătite în acest studiu folosind sonicare simplă a căldurii asistată de căldură pentru o mai bună dispersie și exfoliere a PNB. S-au investigat efectele încărcării de umplere GNP prin sonicare cu baie asistată de căldură asupra proprietăților mecanice și comportamentului de deformare termică. S-au înregistrat îmbunătățiri ale rezistenței la flexiune și rezistenței la rupere până la 0,4 vol.% Încărcarea umpluturii. Adăugarea suplimentară a încărcării de umplere GNP arată un comportament deteriorat asupra proprietăților mecanice ale compozitelor. Conductivitatea electrică în vrac a compozitelor epoxidice este mult îmbunătățită prin adăugarea încărcării de umplere GNP până la 1% vol. Expansiunea termică a compozitelor epoxidice se reduce odată cu adăugarea PNB; cu toate acestea se observă o stabilitate termică slabă a compozitelor.
1. Introducere
Grafenul, materialul minune din ultimul deceniu, a atras atenția inginerilor și oamenilor de știință pentru materiale, pentru atributele sale remarcabile. Din punct de vedere structural, grafenul este un atom de carbon cu un singur strat dispus în rețea hexagonală, la care interacțiunea dintre atomii de carbon se realizează prin legături sigma puternice, prin suprapunerea orbitalilor sp 2 în plan. S-a demonstrat că structura fagure în 2D a acestui nanomaterial posedă proprietăți mecanice excelente, o bună conductivitate electrică și termică în plan [1-3]. Nanoplachetele de grafen (PNB) au constat din stratul stivuit de foi de grafen care sunt foarte utilizate ca material de umplutură în studiul compozitelor polimerice [4-8]. Structura geometrică a PNB, cu dimensiunea particulelor cu grosimea nanoscală și suprafața laterală a scării micronilor, care permit o suprafață mare de contact a suprafeței, este încorporată în matricea polimerică la o încărcare redusă a umpluturii, îmbunătățind astfel proprietățile matricei polimerice, fără a sacrifica niciun fel de intrinsec. proprietăți.
Epoxidica, ca o clasă importantă de rășină polimerică, care este utilizată pe scară largă în diferite aplicații, este o perspectivă sinceră de luat în considerare în problema încorporării PNB. Rășina epoxidică este utilizată în principal într-o aplicație specifică, cum ar fi adezivi, industria aerospațială pentru partea exterioară a corpului și material izolant pentru aplicarea coroziunii [9]. Cu toate acestea, conductivitatea electrică și termică slabă cu un coeficient ridicat de expansiune termică (CTE) la creșterea temperaturii sunt principalele puncte slabe ale epoxidului. Aceste puncte slabe sunt deosebit de importante, în care rășina epoxidică este utilizată ca substrat organic în aplicațiile de ambalare electronică. Diferența mare a valorii CTE între epoxid și siliciu la creșterea temperaturii poate provoca eșecuri și deformări, unde căldura este un factor constant [10-12].
CTE-ul epoxidic poate fi redus foarte mult prin încorporarea unor materiale de umplutură cu conductivitate termică ridicată, cum ar fi pulbere de metal, negru de fum și alte materiale de umplutură, dar, în general, necesită o încărcare mare a materialului de umplere, ceea ce duce la un alt obstacol, creșterea vâscozității pe matricea polimerică, care a dus la dificultăți în timpul procesării. Adunându-se din studiile anterioare, încărcarea de umplutură necesară pentru a da un efect reglabil asupra conductivității electrice și termice a rășinii epoxidice va necesita 10-20 vol.% Din încărcătura de umplutură [13, 14], în funcție de mai mulți factori, inclusiv metodologia de procesare, dimensiunea particulelor de umplere [15-18], distribuția particulelor [19] și raportul aspectului particulelor [20, 21]. Nanofillers, cum ar fi nanoplachetele de grafen, sunt unul dintre pașii promițătoare pentru reducerea considerabilă a încărcăturii de umplere, până la 0,01-1% vol., 22] și conductivitate termică [23-25].