ዜና - የግራፊን / የካርቦን ናኖቱብ የተጠናከረ የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን ዝገት መቋቋም ላይ ጥናት

1. ሽፋን ማዘጋጀት
የኋለኛውን ኤሌክትሮኬሚካላዊ ሙከራን ለማመቻቸት, 30mm × 4 mm 304 አይዝጌ ብረት እንደ መሰረት ይመረጣል. የፖላንድ እና የተረፈውን ኦክሳይድ ንብርብር እና ዝገት ቦታዎች አሸዋ ወረቀት ጋር substrate ላይ ላዩን ማስወገድ, acetone የያዘ beaker ውስጥ አስቀመጣቸው, 20min ለ 20min ለ Bangjie ኤሌክትሮኒክስ ኩባንያ bg-06c ለአልትራሳውንድ ማጽጃ ጋር substrate ወለል ላይ ያለውን የእድፍ ማከም, ብረት substrate ወለል ላይ እንዲለብሱ ፍርስራሹን ለማስወገድ, አልኮል እና ደረቅ ውሃ ጋር ይነፋል. ከዚያም, alumina (Al2O3), graphene እና hybrid carbon nanotube (mwnt-coohsdbs) በተመጣጣኝ መጠን ተዘጋጅቷል (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.3 mill of NAnji ball) እና 2 ሚል መሣሪያ ወደ NAnji. ፋብሪካ) ለኳስ ወፍጮ እና ቅልቅል. የኳስ ወፍጮው የመዞሪያ ፍጥነት ወደ 220 R / ደቂቃ ተቀናብሯል ፣ እና የኳሱ ወፍጮው ወደ ተለወጠ።

ከኳስ ወፍጮ በኋላ የኳስ ወፍጮው ታንክ የማዞሪያ ፍጥነት 1/2 የኳስ ወፍጮው ከተጠናቀቀ በኋላ በተለዋዋጭ 1/2 እንዲሆን ያድርጉት። የኳስ ወፍጮው የሴራሚክ ድምር እና ማያያዣ በ 1.0 ∶ 0.8 የጅምላ ክፍልፋይ መሠረት በእኩልነት ይደባለቃሉ። በመጨረሻም የማጣበቂያው የሴራሚክ ሽፋን በማከም ሂደት ተገኝቷል.

2. የዝገት ሙከራ
በዚህ ጥናት ውስጥ የኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት ሙከራ የሻንጋይ ቼንዋ ቺ 660e ኤሌክትሮኬሚካል ሥራ ጣቢያን ይቀበላል ፣ እና ፈተናው የሶስት ኤሌክትሮዶች የሙከራ ስርዓትን ይቀበላል። የፕላቲኒየም ኤሌክትሮል ረዳት ኤሌክትሮድ ነው, የብር ብር ክሎራይድ ኤሌክትሮድ የማጣቀሻ ኤሌክትሮድ ነው, እና የተሸፈነው ናሙና የሚሠራው ኤሌክትሮል ነው, ውጤታማ የመጋለጥ ቦታ 1 ሴ.ሜ. በምስል 1 እና 2 ላይ እንደሚታየው የማጣቀሻ ኤሌክትሮጁን ፣ የሚሠራውን ኤሌክትሮድ እና ረዳት ኤሌክትሮድን ከመሳሪያው ጋር ያገናኙ ።

3. የታፌል ትንተና የኤሌክትሮኬሚካላዊ የዝገት ሽፋኖች
ምስል 3 ለ 19h ከኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት በኋላ በተለያየ ናኖ ተጨማሪዎች የተሸፈነውን ያልተሸፈነ የከርሰ ምድር እና የሴራሚክ ሽፋን የታፍል ኩርባ ያሳያል. ከኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት ሙከራ የተገኘው የዝገት ቮልቴጅ፣ የዝገት የአሁን ጥግግት እና የኤሌትሪክ እክል ሙከራ መረጃ በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ይታያል።

አስገባ
የዝገት አሁኑ እፍጋቱ ትንሽ ሲሆን እና የዝገት መከላከያው ውጤታማነት ከፍ ያለ ሲሆን, የሽፋኑ የዝገት መከላከያ ውጤት የተሻለ ነው. ከስእል 3 እና ሠንጠረዥ 1 ማየት ይቻላል የዝገት ጊዜ 19h ሲሆን ከፍተኛው የዝገት ቮልቴጅ ባዶ የብረት ማትሪክስ -0.680 V, እና የማትሪክስ ዝገት የአሁኑ ጥግግት ደግሞ ትልቁ ነው, 2.890 × 10-6 A / cm2 ይደርሳል. በንፁህ የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን ወደ PE የአሁኑ ሽፋን እና የዝገት መጠን 8% ነው. 22.01% ይህ የሚያሳየው የሴራሚክ ሽፋን የተሻለ የመከላከያ ሚና የሚጫወት እና በገለልተኛ ኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለውን የንፅፅር መከላከያን ማሻሻል ይችላል.

0.2% mwnt-cooh-sdbs ወይም 0.2% graphene ወደ ሽፋኑ ሲጨመሩ, የዝገት የአሁኑ ጥግግት ቀንሷል, የመቋቋም ጨምሯል, እና PE 38.48% እና 40.10% መካከል ዝገት የመቋቋም የበለጠ ተሻሽሏል. ላይ ላዩን 0.2% mwnt-cooh-sdbs እና 0.2% graphene ቅልቅል alumina ልባስ ጋር የተሸፈነ ጊዜ, ዝገት የአሁኑ ተጨማሪ ከ 2.890 × 10-6 A / cm2 ወደ ታች 1.536 × 10-6 A / cm2, ከፍተኛ የመቋቋም ዋጋ, PE 113828 7 ወደ 11388% የመቋቋም ዋጋ, ጨምሯል ይችላሉ 11380 7. 46.85% ደርሷል። ይህ የተዘጋጀው የታለመው ምርት ጥሩ የዝገት መከላከያ እንዳለው ያሳያል, እና የካርቦን ናኖቱብ እና ግራፊን ውህድ ተጽእኖ የሴራሚክ ሽፋንን የዝገት መቋቋምን በተሳካ ሁኔታ ሊያሻሽል ይችላል.

4. የሽፋን መከላከያው ላይ የመጠምጠጥ ጊዜ ተጽእኖ
በምስል 4 ላይ እንደሚታየው በኤሌክትሮላይት ውስጥ የናሙና መጠመቂያ ጊዜ የሚያሳድረውን ተጽእኖ የበለጠ የሽፋኑን የዝገት መቋቋም ሁኔታ ለመዳሰስ በምስል 4 ላይ እንደሚታየው የአራቱ ሽፋኖች የመቋቋም ችሎታ ለውጦች ተገኝተዋል ።

አስገባ
በመጥለቅ የመጀመሪያ ደረጃ (10 ሰ) ላይ በጥሩ ጥንካሬ እና በንጣፉ መዋቅር ምክንያት ኤሌክትሮላይቱ ወደ ሽፋኑ ውስጥ ለመግባት አስቸጋሪ ነው. በዚህ ጊዜ የሴራሚክ ሽፋን ከፍተኛ ተቃውሞ ያሳያል. ለተወሰነ ጊዜ ከጠለቀ በኋላ ተቃውሞው በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል, ምክንያቱም በጊዜ ሂደት ኤሌክትሮላይት ቀስ በቀስ የዝገት ሰርጥ በመፍጠር ቀዳዳዎቹ እና የሽፋኑ ስንጥቆች እና ወደ ማትሪክስ ውስጥ ዘልቀው ስለሚገቡ የሽፋኑን የመቋቋም አቅም በእጅጉ ይቀንሳል.

በሁለተኛው እርከን, የዝገት ምርቶች በተወሰነ መጠን ሲጨመሩ, ስርጭቱ ታግዷል እና ክፍተቱ ቀስ በቀስ ይዘጋል. በተመሳሳይ ጊዜ ኤሌክትሮላይቱ ወደ ማያያዣው የታችኛው ንብርብር / ማትሪክስ የግንኙነት በይነገጽ ውስጥ ሲገባ የውሃ ሞለኪውሎች በማትሪክስ ውስጥ ካለው ፌ ኤለመንት ጋር በማትሪክስ ሽፋን / ማትሪክስ መጋጠሚያ ላይ ቀጭን የብረት ኦክሳይድ ፊልም ለማምረት ምላሽ ይሰጣሉ ፣ ይህም ኤሌክትሮላይቱን ወደ ማትሪክስ ውስጥ እንዳይገባ ይከላከላል እና የመቋቋም ዋጋን ይጨምራል። ባዶው የብረት ማትሪክስ በኤሌክትሮኬሚካላዊ ሁኔታ ሲበላሽ, አብዛኛው አረንጓዴ የፍሎከር ዝናብ የሚፈጠረው በኤሌክትሮላይት ግርጌ ላይ ነው. የኤሌክትሮላይቲክ መፍትሄው የተሸፈነውን ናሙና በኤሌክትሮላይዝ ሲደረግ ቀለም አልተለወጠም, ይህም ከላይ ያለውን የኬሚካላዊ ምላሽ መኖሩን ያረጋግጣል.

በአጭር የመጥለቅያ ጊዜ እና በትልቅ የውጭ ተጽእኖዎች ምክንያት, የኤሌክትሮኬሚካላዊ መለኪያዎችን ትክክለኛ የለውጥ ግንኙነት የበለጠ ለማግኘት, የ 19 ሰአት እና 19.5 ሰዓታት የታፍል ኩርባዎች ይመረመራሉ. በ zsimpwin ትንታኔ ሶፍትዌር የተገኘው የዝገት የአሁን ጥግግት እና የመቋቋም አቅም በሰንጠረዥ 2 ውስጥ ይታያል። ለ 19 ሰአታት ሲጠመቅ፣ ከባዶ ንጣፍ ጋር ሲወዳደር የናኖ ተጨማሪ ቁሶችን የያዘው የዝገት የአሁን ጥግግት የንፁህ አልሙና እና የአልሙኒየም ድብልቅ ሽፋን ያነሱ ናቸው እና የመቋቋም ዋጋው ትልቅ ነው። የሴራሚክ ሽፋን የካርቦን nanotubes እና graphene የያዘ ሽፋን ያለውን የመቋቋም ዋጋ ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ ነው, ካርቦን nanotubes እና graphene የተወጣጣ ቁሶች ጋር ልባስ መዋቅር ጉልህ የተሻሻለ ነው ሳለ, ይህ የሆነበት ምክንያት አንድ-ልኬት የካርቦን nanotubes እና ሁለት-ልኬት graphene መካከል synergistic ውጤት ቁሳዊ ያለውን ዝገት የመቋቋም ያሻሽላል.

የጥምቀት ጊዜ (19.5 ሰአታት) ሲጨምር የከርሰ ምድር መከላከያው እየጨመረ ይሄዳል, ይህም በሁለተኛው የዝገት ደረጃ ላይ መሆኑን እና የብረት ኦክሳይድ ፊልም በንጣፉ ወለል ላይ ይመረታል. በተመሳሳይ ጊዜ እየጨመረ በሄደ መጠን የንጹህ አልሙኒየም የሴራሚክ ሽፋን የመቋቋም አቅም ይጨምራል, በዚህ ጊዜ ምንም እንኳን የሴራሚክ ሽፋን መቀዛቀዝ ውጤት ቢኖረውም, ኤሌክትሮላይቱ ወደ ሽፋን / ማትሪክስ ትስስር ውስጥ ዘልቆ በመግባት በኬሚካላዊ ምላሽ አማካኝነት ኦክሳይድ ፊልም ፈጠረ.
0.2% mwnt-cooh-sdbs ከያዘው የአልሙኒየም ሽፋን ጋር ሲነፃፀር 0.2% ግራፊን እና 0.2% mwnt-cooh-sdbs እና 0.2% graphene ያለው የአልሙኒየም ሽፋን በጊዜ መጨመር በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል, በ 22% እና 6.4.9.9.9. እንደቅደም ተከተላቸው፣ በዚህ ጊዜ ኤሌክትሮላይቱ በሽፋኑ እና በንጣፉ መካከል ባለው መገጣጠሚያ ውስጥ ዘልቆ አለመግባቱን የሚያመለክት ሲሆን ይህ የሆነበት ምክንያት የካርቦን ናኖቱብስ እና ግራፊን አወቃቀር የኤሌክትሮላይትን ወደታች ዘልቆ ስለሚገባ ማትሪክስ ይከላከላል። የሁለቱ ተመሳሳይነት ተፅእኖ የበለጠ የተረጋገጠ ነው. ሁለት ናኖ ቁሳቁሶችን የያዘው ሽፋን የተሻለ የዝገት መከላከያ አለው።

የ Tafel ከርቭ እና የኤሌክትሪክ impedance እሴት ለውጥ ከርቭ በኩል, graphene ጋር alumina የሴራሚክስ ሽፋን, የካርቦን nanotubes እና ያላቸውን ቅልቅል የብረት ማትሪክስ ያለውን ዝገት የመቋቋም ለማሻሻል, እና ሁለቱ synergistic ውጤት ተጨማሪ ተለጣፊ የሴራሚክስ ሽፋን ያለውን ዝገት የመቋቋም ለማሻሻል እንደሚችል አልተገኘም. የናኖ ተጨማሪዎች በንጣፉ የዝገት መከላከያ ላይ የሚያስከትለውን ውጤት የበለጠ ለመዳሰስ ከዝገት በኋላ የሽፋኑ ማይክሮ ወለል ሞርፎሎጂ ታይቷል.

አስገባ

ምስል 5 (A1, A2, B1, B2) የተጋለጠ 304 አይዝጌ ብረት እና የተሸፈኑ ንጹህ አልሙኒየም ሴራሚክስ ከዝገት በኋላ በተለያየ ማጉላት ላይ ያለውን የገጽታ ቅርፅ ያሳያል። ምስል 5 (A2) ከዝገት በኋላ ያለው ገጽታ ሻካራ ይሆናል. በባዶ substrate ለ, በርካታ ትልቅ ዝገት ጉድጓዶች በኤሌክትሮላይት ውስጥ ጠልቀው በኋላ ላይ ላዩን ይታያሉ, ይህም በባዶ ብረት ማትሪክስ ዝገት የመቋቋም ደካማ እና ኤሌክትሮ ቀላል ወደ ማትሪክስ ውስጥ ዘልቆ መሆኑን ያመለክታል. በስእል 5 (B2) ላይ እንደሚታየው ለንፁህ የአልሚና የሴራሚክ ሽፋን ፣ ምንም እንኳን የበሰበሱ ዝገት ሰርጦች ከዝገት በኋላ ቢፈጠሩም ፣ በአንጻራዊ ሁኔታ ጥቅጥቅ ያለ መዋቅር እና የንፁህ alumina የሴራሚክ ሽፋን በጣም ጥሩ የዝገት መቋቋም የኤሌክትሮላይትን ወረራ በተሳካ ሁኔታ ያግዳል ፣

አስገባ

የ mwnt-cooh-sdbs ወለል ሞርፎሎጂ ፣ 0.2% ግራፊን የያዙ ሽፋኖች እና 0.2% mwnt-cooh-sdbs እና 0.2% ግራፊን የያዙ ሽፋኖች። በስእል 6 (B2 እና C2) ውስጥ ግራፊን የያዙት ሁለቱ ሽፋኖች ጠፍጣፋ መዋቅር እንዳላቸው ማየት ይቻላል ፣ በሽፋኑ ውስጥ ባሉ ቅንጣቶች መካከል ያለው ትስስር ጥብቅ ነው ፣ እና አጠቃላይ ቅንጣቶች በማጣበቂያ በጥብቅ ይጠቀለላሉ። ምንም እንኳን መሬቱ በኤሌክትሮላይት የተሸረሸረ ቢሆንም, አነስተኛ የቦረቦር ሰርጦች ይፈጠራሉ. ከዝገት በኋላ, የሽፋኑ ወለል ጥቅጥቅ ያለ ነው እና ጥቂት ጉድለቶች አወቃቀሮች አሉ. ለስእል 6 (A1, A2), በ mwnt-cooh-sdbs ባህሪያት ምክንያት, ከመበላሸቱ በፊት ያለው ሽፋን አንድ ወጥ የሆነ የተከፋፈለ ቀዳዳ መዋቅር ነው. ከዝገት በኋላ, የመነሻው ክፍል ቀዳዳዎች ጠባብ እና ረዥም ይሆናሉ, እና ሰርጡ ጠለቅ ያለ ይሆናል. ምስል 6 (B2, C2) ጋር ሲነጻጸር, መዋቅር electrochemical ዝገት ፈተና የተገኘው ልባስ impedance ዋጋ መጠን ስርጭት ጋር የሚስማማ, ተጨማሪ ጉድለቶች አሉት. ግራፊን በተለይም የግራፊን እና የካርቦን ናኖቱብ ድብልቅ የሆነው የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን በጣም ጥሩ የዝገት መከላከያ እንዳለው ያሳያል። ይህ የሆነበት ምክንያት የካርቦን ናኖቱብ እና የግራፊን አወቃቀሮች የስንጥ ስርጭቱን በብቃት ሊገድቡ እና ማትሪክስን ስለሚከላከሉ ነው።

5. ውይይት እና ማጠቃለያ
በአሉሚኒየም የሴራሚክ ሽፋን ላይ ባለው የካርቦን ናኖቶብስ እና የግራፊን ተጨማሪዎች የዝገት መቋቋም ሙከራ እና የሽፋኑ ላይ ላዩን ማይክሮስትራክቸር ትንተና የሚከተሉት ድምዳሜዎች ተደርገዋል።

(1) ዝገት ጊዜ 19 ሰ ነበር ጊዜ, 0.2% ዲቃላ ካርቦን nanotube + 0.2% graphene ቅልቅል ቁሳዊ alumina ሴራሚክ ሽፋን በማከል, ዝገት የአሁኑ ጥግግት ከ 2.890 × 10-6 A / cm2 ወደ 1.536 × 10-6 A / cm2 ወደ 8.536 × 10-6 A / cm2 ወደ 8 ኤሌክትሪክ impedance ጨምሯል 80-10-6 A / cm2. Ω, እና የዝገት መከላከያው ውጤታማነት ትልቁ, 46.85% ነው. ከንጹህ የአልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን ጋር ሲነፃፀር, ከግራፊን እና ከካርቦን ናኖቱብስ ጋር ያለው ድብልቅ ሽፋን የተሻለ የዝገት መከላከያ አለው.

(2) የኤሌክትሮላይት የጥምቀት ጊዜ ሲጨምር ኤሌክትሮላይት ወደ መገጣጠሚያው ንጣፍ / ንጣፍ ውስጥ ዘልቆ በመግባት የብረት ኦክሳይድ ፊልም ለማምረት ፣ ይህም የኤሌክትሮላይት ወደ ንጣፍ ውስጥ እንዳይገባ ይከላከላል። የኤሌክትሪክ መከላከያው መጀመሪያ ይቀንሳል እና ከዚያም ይጨምራል, እና የንጹህ አልሙኒየም ሴራሚክ ሽፋን የዝገት መቋቋም ደካማ ነው. የካርቦን ናኖቱብስ እና የግራፊን አወቃቀር እና ውህደት የኤሌክትሮላይትን ወደታች እንዳይገባ አግዶታል። ለ 19.5 ሰአታት ሲጠጣ, የናኖ ቁሳቁሶችን የያዘው የኤሌክትሪክ ሽፋን በ 22.94%, 25.60% እና 9.61% በቅደም ተከተል ይቀንሳል, እና የሽፋኑ የዝገት መቋቋም ጥሩ ነበር.

6. የዝገት መከላከያ ሽፋን ተፅእኖ ዘዴ
የ Tafel ከርቭ እና የኤሌክትሪክ impedance እሴት ለውጥ ከርቭ በኩል, graphene ጋር alumina የሴራሚክስ ሽፋን, የካርቦን nanotubes እና ያላቸውን ቅልቅል የብረት ማትሪክስ ያለውን ዝገት የመቋቋም ለማሻሻል, እና ሁለቱ synergistic ውጤት ተጨማሪ ተለጣፊ የሴራሚክስ ሽፋን ያለውን ዝገት የመቋቋም ለማሻሻል እንደሚችል አልተገኘም. የናኖ ተጨማሪዎች በንጣፉ የዝገት መከላከያ ላይ የሚያስከትለውን ውጤት የበለጠ ለመዳሰስ ከዝገት በኋላ የሽፋኑ ማይክሮ ወለል ሞርፎሎጂ ታይቷል.

7. ውይይት እና ማጠቃለያ
በአሉሚኒየም የሴራሚክ ሽፋን ላይ ባለው የካርቦን ናኖቶብስ እና የግራፊን ተጨማሪዎች የዝገት መቋቋም ሙከራ እና የሽፋኑ ላይ ላዩን ማይክሮስትራክቸር ትንተና የሚከተሉት ድምዳሜዎች ተደርገዋል።

(3) በካርቦን ናኖቱብስ ባህሪያት ምክንያት ከካርቦን ናኖቱብስ ጋር የተጨመረው ሽፋን ከመበላሸቱ በፊት አንድ ወጥ የሆነ የተከፋፈለ ባለ ቀዳዳ መዋቅር አለው። ከዝገት በኋላ, የዋናው ክፍል ቀዳዳዎች ጠባብ እና ረዥም ይሆናሉ, እና ሰርጦቹ የበለጠ ጥልቀት ይኖራቸዋል. ግራፊን ያለው ሽፋን ከመበላሸቱ በፊት ጠፍጣፋ መዋቅር አለው ፣ በሽፋኑ ውስጥ ባሉት ቅንጣቶች መካከል ያለው ጥምረት ቅርብ ነው ፣ እና አጠቃላይ ቅንጣቶች በማጣበቂያ በጥብቅ ይጠቀለላሉ። ምንም እንኳን ንጣፉ ከዝገት በኋላ በኤሌክትሮላይት የተሸረሸረ ቢሆንም, ጥቂት ቀዳዳዎች ያሉት ሰርጦች እና አወቃቀሩ አሁንም ጥቅጥቅ ያለ ነው. የካርቦን ናኖቱብስ እና የግራፊን አወቃቀሩ የስንጥቅ ስርጭትን በብቃት ማገድ እና ማትሪክስ ሊከላከል ይችላል።

የልጥፍ ጊዜ: ማር-09-2022