1. Ullmhú sciath
Chun an tástáil leictriceimiceach níos déanaí a éascú, roghnaítear cruach dhosmálta 304 30mm × 4 mm mar bhonn. Snasaigh agus bain an ciseal ocsaíde iarmharach agus na spotaí meirge ar dhromchla an tsubstráit le páipéar gainimh, cuir iad i mbeicín ina bhfuil aicéatón, déan na stains ar dhromchla an tsubstráit a chóireáil le glantóir ultrasonaic bg-06c de chuid chuideachta leictreonaice Bangjie ar feadh 20 nóiméad, bain an smionagar caitheamh ar dhromchla an tsubstráit miotail le halcól agus uisce driogtha, agus triomaigh iad le séidire. Ansin, ullmhaíodh alúmana (Al2O3), graifín agus feadán nana carbóin hibrideach (mwnt-coohsdbs) i gcomhréir (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), agus cuireadh i muileann liathróide iad (qm-3sp2 de chuid monarcha ionstraimí Nanjing NANDA) le haghaidh muilleoireacht liathróide agus meascadh. Socraíodh luas rothlach an mhuilinn liathróide go 220 R / nóim, agus casadh an muileann liathróide go
Tar éis muilleoireacht liathróide, socraigh luas rothlaithe an umair muilleoireachta liathróide go 1/2 go malartach tar éis don mhuilleoireacht liathróide a bheith críochnaithe, agus socraigh luas rothlaithe an umair muilleoireachta liathróide go 1/2 go malartach tar éis don mhuilleoireacht liathróide a bheith críochnaithe. Measctar an comhiomlán ceirmeach muilte liathróide agus an ceanglóir go cothrom de réir an chodán maise de 1.0 ∶ 0.8. Ar deireadh, fuarthas an sciath ceirmeach ghreamaitheach tríd an bpróiseas leigheasta.
2. Tástáil creimeadh
Sa staidéar seo, glacann an tástáil creimeadh leictriceimiceach stáisiún oibre leictriceimiceach Shanghai Chenhua chi660e, agus glacann an tástáil le córas tástála trí leictreoid. Is é an leictreoid platanam an leictreoid chúnta, is é an leictreoid clóiríd airgid an leictreoid tagartha, agus is é an sampla brataithe an leictreoid oibre, le limistéar nochta éifeachtach de 1cm2. Ceangail an leictreoid tagartha, an leictreoid oibre agus an leictreoid chúnta sa chill leictrealaíoch leis an ionstraim, mar a thaispeántar i bhFíor 1 agus 2. Roimh an tástáil, sáithigh an sampla san leictrilít, arb é tuaslagán 3.5% NaCl é.
3. Anailís tábla ar chreimeadh leictriceimiceach bratuithe
Taispeánann Fíor 3 cuar Tafel an tsubstráit neamhbhrataithe agus an sciath ceirmeach atá brataithe le breiseáin nana éagsúla tar éis creimeadh leictriceimiceach ar feadh 19 uair an chloig. Taispeántar na sonraí tástála voltais creimeadh, dlús reatha creimeadh agus impedance leictreach a fuarthas ón tástáil creimeadh leictriceimiceach i dTábla 1.
Cuir isteach
Nuair a bhíonn an dlús reatha creimeadh níos lú agus an éifeachtúlacht friotaíochta creimeadh níos airde, bíonn éifeacht friotaíochta creimeadh an sciath níos fearr. Is léir ó Fhíor 3 agus ó thábla 1, nuair a bhíonn an t-am creimeadh 19 uair an chloig, gurb é -0.680 V an voltas creimeadh uasta den mhaitrís miotail lom, agus gurb é dlús reatha creimeadh an mhaitrís an ceann is mó freisin, ag sroicheadh 2.890 × 10-6 A/cm2. Nuair a bhí sciath ceirmeach alúmana íon air, laghdaigh an dlús reatha creimeadh go 78% agus ba é 22.01% an PE. Léiríonn sé seo go bhfuil ról cosanta níos fearr ag an sciath ceirmeach agus gur féidir léi friotaíocht creimeadh an sciath in leictrilít neodrach a fheabhsú.
Nuair a cuireadh 0.2% mwnt-cooh-sdbs nó 0.2% graphene leis an sciath, laghdaigh an dlús reatha creimeadh, mhéadaigh an fhriotaíocht, agus feabhsaíodh friotaíocht creimeadh an sciath tuilleadh, le PE de 38.48% agus 40.10% faoi seach. Nuair a bhíonn an dromchla brataithe le sciath alúmana measctha 0.2% mwnt-cooh-sdbs agus 0.2% graphene, laghdaítear an sruth creimeadh tuilleadh ó 2.890 × 10-6 A / cm2 síos go 1.536 × 10-6 A / cm2, an luach friotaíochta uasta, méadaithe ó 11388 Ω go 28079 Ω, agus is féidir le PE an sciath 46.85% a bhaint amach. Taispeánann sé seo go bhfuil friotaíocht mhaith creimeadh ag an táirge sprice ullmhaithe, agus is féidir le héifeacht sineirgisteach na nana-fheadáin charbóin agus graphene friotaíocht creimeadh sciath ceirmeach a fheabhsú go héifeachtach.
4. Éifeacht an ama sáithithe ar an impedance sciath
Chun friotaíocht creimeadh an sciath a iniúchadh tuilleadh, agus tionchar am tumoideachais an tsampla san leictrilít ar an tástáil á chur san áireamh, faightear cuar athraithe friotaíochta na gceithre sciath ag amanna tumoideachais éagsúla, mar a thaispeántar i bhFíor 4.
Cuir isteach
Ag céim tosaigh an tumoideachais (10 uair an chloig), mar gheall ar dhlús agus struchtúr maith an sciath, bíonn sé deacair an leictrilít a thumadh sa sciath. Ag an am seo, taispeánann an sciath ceirmeach friotaíocht ard. Tar éis sáithithe ar feadh tamaill, laghdaíonn an fhriotaíocht go suntasach, mar le himeacht ama, cruthaíonn an leictrilít cainéal creimeadh de réir a chéile trí na póir agus na scoilteanna sa sciath agus téann sé isteach sa mhaitrís, rud a fhágann laghdú suntasach ar fhriotaíocht an sciath.
Sa dara céim, nuair a mhéadaíonn na táirgí creimeadh go méid áirithe, cuirtear bac ar an scaipeadh agus cuirtear bac de réir a chéile ar an mbearna. Ag an am céanna, nuair a théann an leictrilít isteach sa chomhéadan nasctha den tsraith/maitrís bun nasctha, imoibríonn na móilíní uisce leis an eilimint Fe sa mhaitrís ag acomhal an sciath/maitrís chun scannán tanaí ocsaíd miotail a tháirgeadh, rud a chuireann bac ar threá an leictrilít isteach sa mhaitrís agus a mhéadaíonn an luach friotaíochta. Nuair a chreimtear an maitrís miotail lom go leictriceimiceach, táirgtear an chuid is mó den deascadh flocculent glas ag bun an leictrilít. Níor athraigh an tuaslagán leictrilíteach dath agus an sampla brataithe á leictrilú, rud a chruthaíonn go bhfuil an t-imoibriú ceimiceach thuas ann.
Mar gheall ar an am sáithithe gearr agus na fachtóirí móra tionchair sheachtracha, chun an gaol athraithe cruinn idir paraiméadair leictriceimiceacha a fháil tuilleadh, déantar anailís ar na cuartha Tafel de 19 uair an chloig agus 19.5 uair an chloig. Taispeántar dlús reatha agus friotaíocht creimeadh a fuarthas trí bhogearraí anailíse zsimpwin i dTábla 2. Is féidir a fháil amach, nuair a sáithítear ar feadh 19 uair an chloig, i gcomparáid leis an tsubstráit lom, go bhfuil dlús reatha creimeadh sciath ilchodach alúmana íon agus alúmana ina bhfuil ábhair bhreiseáin nana níos lú agus go bhfuil an luach friotaíochta níos mó. Tá luach friotaíochta sciath ceirmeach ina bhfuil nana-fheadáin charbóin agus sciath ina bhfuil graifín beagnach mar an gcéanna, agus feabhsaítear struchtúr an sciath le nana-fheadáin charbóin agus ábhair ilchodacha graifíne go suntasach. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfeabhsaíonn éifeacht sineirgisteach nana-fheadáin charbóin aon-toiseacha agus graifín dhéthoiseach friotaíocht creimeadh an ábhair.
De réir mar a mhéadaíonn an t-am tumoideachais (19.5 uair an chloig), méadaíonn friotaíocht an tsubstráit lom, rud a léiríonn go bhfuil sé sa dara céim creimeadh agus go dtáirgtear scannán ocsaíd miotail ar dhromchla an tsubstráit. Ar an gcaoi chéanna, de réir mar a mhéadaíonn an t-am, méadaíonn friotaíocht sciath ceirmeach alúmana íon freisin, rud a léiríonn, cé go bhfuil éifeacht mhoillithe an sciath ceirmeach ann, go bhfuil an leictrilít tar éis dul isteach sa chomhéadan nasctha den sciath/maitrís, agus scannán ocsaíde a tháirgeadh trí imoibriú ceimiceach.
I gcomparáid leis an sciath alúmana ina bhfuil 0.2% mwnt-cooh-sdbs, an sciath alúmana ina bhfuil 0.2% graifín agus an sciath alúmana ina bhfuil 0.2% mwnt-cooh-sdbs agus 0.2% graifín, laghdaigh friotaíocht an sciath go suntasach le méadú ama, laghdaithe faoi 22.94%, 25.60% agus 9.61% faoi seach, rud a léiríonn nár éirigh leis an leictrilít dul isteach san alt idir an sciath agus an tsubstráit ag an am seo. Tá sé seo amhlaidh toisc go gcuireann struchtúr na nanafheadán carbóin agus an graifín bac ar threá anuas an leictrilít, rud a chosnaíonn an maitrís. Fíoraítear éifeacht sineirgisteach an dá rud tuilleadh. Tá friotaíocht creimeadh níos fearr ag an sciath ina bhfuil an dá nana-ábhar.
Tríd an cuar Tafel agus an cuar athraithe ar luach impedance leictreach, fuarthas amach gur féidir leis an sciath ceirmeach alúmana le graifín, nana-fheadáin charbóin agus a meascán friotaíocht creimeadh maitrís miotail a fheabhsú, agus gur féidir le héifeacht sineirgisteach an dá cheann friotaíocht creimeadh sciath ceirmeach ghreamaitheach a fheabhsú tuilleadh. Chun iniúchadh breise a dhéanamh ar éifeacht nana-bhreiseán ar fhriotaíocht creimeadh an sciath, breathnaíodh moirfeolaíocht micrea-dhromchla an sciath tar éis creimeadh.
Cuir isteach
Taispeánann Fíor 5 (A1, A2, B1, B2) moirfeolaíocht dhromchla cruach dhosmálta 304 nochta agus criadóireacht alúmana íon brataithe ag formhéaduithe éagsúla tar éis creimeadh. Taispeánann Fíor 5 (A2) go n-éiríonn an dromchla garbh tar éis creimeadh. I gcás an tsubstráit lom, feictear roinnt poill mhóra creimeadh ar an dromchla tar éis tumoideachais san leictrilít, rud a léiríonn go bhfuil friotaíocht creimeadh an mhaitrís miotail lom bocht agus go bhfuil an leictrilít éasca le dul isteach sa mhaitrís. I gcás sciath criadóireachta alúmana íon, mar a thaispeántar i bhFíor 5 (B2), cé go ngintear bealaí creimeadh scagach tar éis creimeadh, cuireann an struchtúr sách dlúth agus an fhriotaíocht creimeadh den scoth atá ag sciath criadóireachta alúmana íon bac éifeachtach ar ionradh an leictrilít, rud a mhíníonn an chúis atá leis an bhfeabhsú éifeachtach ar bhac sciath criadóireachta alúmana.
Cuir isteach
Moirfeolaíocht dhromchla mwnt-cooh-sdbs, bratuithe ina bhfuil 0.2% graifín agus bratuithe ina bhfuil 0.2% mwnt-cooh-sdbs agus 0.2% graifín. Is léir go bhfuil struchtúr cothrom ag an dá bhrat ina bhfuil graifín i bhFíor 6 (B2 agus C2), go bhfuil an ceangal idir na cáithníní sa bhrat dlúth, agus go bhfuil na cáithníní comhiomlána fillte go docht le greamachán. Cé go bhfuil an dromchla creimthe ag an leictrilít, cruthaítear níos lú bealaí póir. Tar éis creimeadh, bíonn dromchla an bhrat dlúth agus is beag struchtúr lochtanna atá ann. I gcás Fíor 6 (A1, A2), mar gheall ar shaintréithe mwnt-cooh-sdbs, is struchtúr scagach aonfhoirmeach dáilte é an brat roimh chreimeadh. Tar éis creimeadh, bíonn póir an chuid bhunaidh caol agus fada, agus bíonn an cainéal níos doimhne. I gcomparáid le Fíor 6 (B2, C2), tá níos mó lochtanna sa struchtúr, rud atá comhsheasmhach le dáileadh méide luach impedance an bhrat a fhaightear ó thástáil creimeadh leictriceimiceach. Léiríonn sé go bhfuil an fhriotaíocht creimeadh is fearr ag an sciath ceirmeach alúmana ina bhfuil graifín, go háirithe an meascán de ghraifín agus nana-fheadán carbóin. Tá sé seo amhlaidh toisc gur féidir le struchtúr na nana-fheadán carbóin agus an ghraifín bac éifeachtach a chur ar scaipeadh scoilteanna agus an maitrís a chosaint.
5. Plé agus achoimre
Trí thástáil friotaíochta creimeadh nana-fheadáin charbóin agus breiseáin graiféine ar sciath ceirmeach alúmana agus anailís ar mhicreastruchtúr dromchla an sciath, baintear na conclúidí seo a leanas amach:
(1) Nuair a bhí an t-am creimeadh 19 uair an chloig, agus nuair a cuireadh sciath ceirmeach alúmana ábhar measctha 0.2% nana-fheadán carbóin hibrideach + 0.2% graifín leis, mhéadaigh dlús reatha an chreimeadh ó 2.890 × 10-6 A / cm2 síos go 1.536 × 10-6 A / cm2, méadaíodh an impedance leictreach ó 11388 Ω go 28079 Ω, agus ba é an éifeachtúlacht friotaíochta creimeadh an ceann is airde, 46.85%. I gcomparáid le sciath ceirmeach alúmana íon, tá friotaíocht creimeadh níos fearr ag an sciath ilchodach le graifín agus nana-fheadáin charbóin.
(2) De réir mar a mhéadaíonn am tumoideachais an leictrilít, téann an leictrilít isteach i ndromchla comhpháirteach an sciath/an tsubstráit chun scannán ocsaíd miotail a tháirgeadh, rud a chuireann bac ar threá an leictrilít isteach sa tsubstráit. Laghdaíonn an fhriotaíocht leictreach ar dtús agus ansin méadaíonn sí, agus bíonn friotaíocht creimeadh sciath ceirmeach alúmana íon bocht. Chuir struchtúr agus sineirgíocht na nana-fheadáin charbóin agus an ghraifín bac ar threá anuas an leictrilít. Nuair a sáithíodh é ar feadh 19.5 uair an chloig, laghdaigh an fhriotaíocht leictreach den sciath ina bhfuil nana-ábhair faoi 22.94%, 25.60% agus 9.61% faoi seach, agus bhí friotaíocht creimeadh an sciath go maith.
6. Meicníocht tionchair friotaíochta creimeadh sciath
Tríd an cuar Tafel agus an cuar athraithe ar luach impedance leictreach, fuarthas amach gur féidir leis an sciath ceirmeach alúmana le graifín, nana-fheadáin charbóin agus a meascán friotaíocht creimeadh maitrís miotail a fheabhsú, agus gur féidir le héifeacht sineirgisteach an dá cheann friotaíocht creimeadh sciath ceirmeach ghreamaitheach a fheabhsú tuilleadh. Chun iniúchadh breise a dhéanamh ar éifeacht nana-bhreiseán ar fhriotaíocht creimeadh an sciath, breathnaíodh moirfeolaíocht micrea-dhromchla an sciath tar éis creimeadh.
Taispeánann Fíor 5 (A1, A2, B1, B2) moirfeolaíocht dhromchla cruach dhosmálta 304 nochta agus criadóireacht alúmana íon brataithe ag formhéaduithe éagsúla tar éis creimeadh. Taispeánann Fíor 5 (A2) go n-éiríonn an dromchla garbh tar éis creimeadh. I gcás an tsubstráit lom, feictear roinnt poill mhóra creimeadh ar an dromchla tar éis tumoideachais san leictrilít, rud a léiríonn go bhfuil friotaíocht creimeadh an mhaitrís miotail lom bocht agus go bhfuil an leictrilít éasca le dul isteach sa mhaitrís. I gcás sciath criadóireachta alúmana íon, mar a thaispeántar i bhFíor 5 (B2), cé go ngintear bealaí creimeadh scagach tar éis creimeadh, cuireann an struchtúr sách dlúth agus an fhriotaíocht creimeadh den scoth atá ag sciath criadóireachta alúmana íon bac éifeachtach ar ionradh an leictrilít, rud a mhíníonn an chúis atá leis an bhfeabhsú éifeachtach ar bhac sciath criadóireachta alúmana.
Moirfeolaíocht dhromchla mwnt-cooh-sdbs, bratuithe ina bhfuil 0.2% graifín agus bratuithe ina bhfuil 0.2% mwnt-cooh-sdbs agus 0.2% graifín. Is léir go bhfuil struchtúr cothrom ag an dá bhrat ina bhfuil graifín i bhFíor 6 (B2 agus C2), go bhfuil an ceangal idir na cáithníní sa bhrat dlúth, agus go bhfuil na cáithníní comhiomlána fillte go docht le greamachán. Cé go bhfuil an dromchla creimthe ag an leictrilít, cruthaítear níos lú bealaí póir. Tar éis creimeadh, bíonn dromchla an bhrat dlúth agus is beag struchtúr lochtanna atá ann. I gcás Fíor 6 (A1, A2), mar gheall ar shaintréithe mwnt-cooh-sdbs, is struchtúr scagach aonfhoirmeach dáilte é an brat roimh chreimeadh. Tar éis creimeadh, bíonn póir an chuid bhunaidh caol agus fada, agus bíonn an cainéal níos doimhne. I gcomparáid le Fíor 6 (B2, C2), tá níos mó lochtanna sa struchtúr, rud atá comhsheasmhach le dáileadh méide luach impedance an bhrat a fhaightear ó thástáil creimeadh leictriceimiceach. Léiríonn sé go bhfuil an fhriotaíocht creimeadh is fearr ag an sciath ceirmeach alúmana ina bhfuil graifín, go háirithe an meascán de ghraifín agus nana-fheadán carbóin. Tá sé seo amhlaidh toisc gur féidir le struchtúr na nana-fheadán carbóin agus an ghraifín bac éifeachtach a chur ar scaipeadh scoilteanna agus an maitrís a chosaint.
7. Plé agus achoimre
Trí thástáil friotaíochta creimeadh nana-fheadáin charbóin agus breiseáin graiféine ar sciath ceirmeach alúmana agus anailís ar mhicreastruchtúr dromchla an sciath, baintear na conclúidí seo a leanas amach:
(1) Nuair a bhí an t-am creimeadh 19 uair an chloig, agus nuair a cuireadh sciath ceirmeach alúmana ábhar measctha 0.2% nana-fheadán carbóin hibrideach + 0.2% graifín leis, mhéadaigh dlús reatha an chreimeadh ó 2.890 × 10-6 A / cm2 síos go 1.536 × 10-6 A / cm2, méadaíodh an impedance leictreach ó 11388 Ω go 28079 Ω, agus ba é an éifeachtúlacht friotaíochta creimeadh an ceann is airde, 46.85%. I gcomparáid le sciath ceirmeach alúmana íon, tá friotaíocht creimeadh níos fearr ag an sciath ilchodach le graifín agus nana-fheadáin charbóin.
(2) De réir mar a mhéadaíonn am tumoideachais an leictrilít, téann an leictrilít isteach i ndromchla comhpháirteach an sciath/an tsubstráit chun scannán ocsaíd miotail a tháirgeadh, rud a chuireann bac ar threá an leictrilít isteach sa tsubstráit. Laghdaíonn an fhriotaíocht leictreach ar dtús agus ansin méadaíonn sí, agus bíonn friotaíocht creimeadh sciath ceirmeach alúmana íon bocht. Chuir struchtúr agus sineirgíocht na nana-fheadáin charbóin agus an ghraifín bac ar threá anuas an leictrilít. Nuair a sáithíodh é ar feadh 19.5 uair an chloig, laghdaigh an fhriotaíocht leictreach den sciath ina bhfuil nana-ábhair faoi 22.94%, 25.60% agus 9.61% faoi seach, agus bhí friotaíocht creimeadh an sciath go maith.
(3) Mar gheall ar shaintréithe na nana-fheadáin charbóin, bíonn struchtúr scagach aonfhoirmeach dáilte ag an sciath a chuirtear nana-fheadáin charbóin leis amháin roimh an gcreimeadh. Tar éis an chreimeadh, bíonn póir na coda bunaidh cúng agus fada, agus bíonn na bealaí níos doimhne. Bíonn struchtúr cothrom ag an sciath ina bhfuil graifín roimh an gcreimeadh, bíonn an teaglaim idir na cáithníní sa sciath dlúth, agus bíonn na cáithníní comhiomlána fillte go docht le greamachán. Cé go gcreimeann an leictrilít an dromchla tar éis an chreimeadh, níl mórán bealaí póir ann agus tá an struchtúr fós dlúth. Is féidir le struchtúr na nana-fheadán carbóin agus na graifíne bac éifeachtach a chur ar iomadú scoilteanna agus an maitrís a chosaint.
Am an phoist: 9 Márta 2022