1. Tħejjija tal-kisi
Sabiex jiġi ffaċilitat it-test elettrokimiku aktar tard, intgħażel azzar inossidabbli 304 ta' 30mm × 4 mm bħala l-bażi. Lustra u neħħi s-saff residwu tal-ossidu u t-tbajja tas-sadid fuq il-wiċċ tas-sottostrat b'karta tal-ħmieġ, poġġihom f'beaker li fih l-aċetun, ittratta t-tbajja' fuq il-wiċċ tas-sottostrat bg-06c ultrasonic cleaner tal-kumpanija tal-elettronika Bangjie għal 20 minuta, neħħi l-fdalijiet tal-użu fuq il-wiċċ tas-sottostrat tal-metall b'alkoħol u ilma distillat, u nixxefhom b'blower. Imbagħad, l-alumina (Al2O3), il-grafene u n-nanotubu tal-karbonju ibridu (mwnt-coohsdbs) ġew ippreparati fi proporzjon (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), u tpoġġew f'mitħna tal-ballun (qm-3sp2 tal-fabbrika tal-istrumenti Nanjing NANDA) għat-tħin tal-ballun u t-taħlit. Il-veloċità tar-rotazzjoni tal-mitħna tal-ballun ġiet issettjata għal 220 R/min, u l-mitħna tal-ballun inxtegħlet għal
Wara t-tħin tal-ballun, issettja l-veloċità tar-rotazzjoni tat-tank tat-tħin tal-ballun għal 1/2 alternattivament wara li jitlesta t-tħin tal-ballun, u issettja l-veloċità tar-rotazzjoni tat-tank tat-tħin tal-ballun għal 1/2 alternattivament wara li jitlesta t-tħin tal-ballun. L-aggregat taċ-ċeramika mitħun bil-ballun u l-legatur jitħalltu b'mod uniformi skont il-frazzjoni tal-massa ta' 1.0 ∶ 0.8. Fl-aħħar, il-kisi taċ-ċeramika adeżiv inkiseb permezz tal-proċess ta' tqaddid.
2. Test tal-korrużjoni
F'dan l-istudju, it-test tal-korrużjoni elettrokimika jadotta l-workstation elettrokimika Shanghai Chenhua chi660e, u t-test jadotta sistema ta' ttestjar bi tliet elettrodi. L-elettrodu tal-platinu huwa l-elettrodu awżiljarju, l-elettrodu tal-fidda u l-klorur tal-fidda huwa l-elettrodu ta' referenza, u l-kampjun miksi huwa l-elettrodu tax-xogħol, b'erja ta' espożizzjoni effettiva ta' 1cm2. Qabbad l-elettrodu ta' referenza, l-elettrodu tax-xogħol u l-elettrodu awżiljarju fiċ-ċellula elettrolitika mal-istrument, kif muri fil-Figuri 1 u 2. Qabel it-test, xarrab il-kampjun fl-elettrolit, li huwa soluzzjoni ta' 3.5% NaCl.
3. Analiżi Tafel tal-korrużjoni elettrokimika tal-kisi
Il-Figura 3 turi l-kurva Tafel ta' sottostrat mhux miksi u kisi taċ-ċeramika miksi b'nanoaddittivi differenti wara korrużjoni elettrokimika għal 19-il siegħa. Id-dejta tat-test tal-vultaġġ tal-korrużjoni, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni u l-impedenza elettrika miksuba mit-test tal-korrużjoni elettrokimika huma murija fit-Tabella 1.
Ibgħat
Meta d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni tkun iżgħar u l-effiċjenza tar-reżistenza għall-korrużjoni tkun ogħla, l-effett tar-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi jkun aħjar. Mill-Figura 3 u t-tabella 1 jidher li meta l-ħin tal-korrużjoni jkun ta' 19-il siegħa, il-vultaġġ massimu tal-korrużjoni tal-matriċi tal-metall mikxuf huwa -0.680 V, u d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni tal-matriċi hija wkoll l-akbar, u tilħaq 2.890 × 10-6 A/cm2. Meta miksi b'kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni naqset għal 78% u l-PE kienet ta' 22.01%. Dan juri li l-kisi taċ-ċeramika għandu rwol protettiv aħjar u jista' jtejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi f'elettrolit newtrali.
Meta 0.2% mwnt-cooh-sdbs jew 0.2% grafene ġew miżjuda mal-kisi, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni naqset, ir-reżistenza żdiedet, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi tjiebet aktar, b'PE ta' 38.48% u 40.10% rispettivament. Meta l-wiċċ ikun miksi b'kisi ta' 0.2% mwnt-cooh-sdbs u 0.2% grafene mħallat bl-alumina, il-kurrent tal-korrużjoni jitnaqqas aktar minn 2.890 × 10-6 A / cm2 għal 1.536 × 10-6 A / cm2, il-valur massimu tar-reżistenza żdied minn 11388 Ω għal 28079 Ω, u l-PE tal-kisi jista' jilħaq 46.85%. Dan juri li l-prodott fil-mira ppreparat għandu reżistenza tajba għall-korrużjoni, u l-effett sinerġistiku tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafene jista' jtejjeb b'mod effettiv ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika.
4. Effett tal-ħin tat-tixrib fuq l-impedenza tal-kisi
Sabiex tiġi esplorata aktar ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi, meta wieħed iqis l-influwenza tal-ħin ta' immersjoni tal-kampjun fl-elettrolit fuq it-test, jinkisbu l-kurvi tal-bidla tar-reżistenza tal-erba' kisi f'ħin ta' immersjoni differenti, kif muri fil-Figura 4.
Ibgħat
Fl-istadju inizjali tal-immersjoni (10 sigħat), minħabba d-densità u l-istruttura tajba tal-kisi, l-elettrolit ikun diffiċli biex jiġi mgħaddas fil-kisi. F'dan il-ħin, il-kisi taċ-ċeramika juri reżistenza għolja. Wara li jitgħaddas għal perjodu ta' żmien, ir-reżistenza tonqos b'mod sinifikanti, għaliex mal-mogħdija taż-żmien, l-elettrolit jifforma gradwalment kanal ta' korrużjoni mill-pori u x-xquq fil-kisi u jippenetra fil-matriċi, li jirriżulta fi tnaqqis sinifikanti fir-reżistenza tal-kisi.
Fit-tieni stadju, meta l-prodotti tal-korrużjoni jiżdiedu għal ċertu ammont, id-diffużjoni tiġi mblukkata u d-distakk jiġi mblukkat gradwalment. Fl-istess ħin, meta l-elettrolit jippenetra fl-interfaċċja tal-irbit tas-saff/matriċi tal-qiegħ tal-irbit, il-molekuli tal-ilma jirreaġixxu mal-element Fe fil-matriċi fil-ġonta tal-kisi/matriċi biex jipproduċu film irqiq tal-ossidu tal-metall, li jfixkel il-penetrazzjoni tal-elettrolit fil-matriċi u jżid il-valur tar-reżistenza. Meta l-matriċi tal-metall mikxuf tiġi korroduta elettrokimikament, il-biċċa l-kbira tal-preċipitazzjoni flokkulenti ħadra tiġi prodotta fil-qiegħ tal-elettrolit. Is-soluzzjoni elettrolitika ma biddletx il-kulur meta ġiet elettrolizzata l-kampjun miksi, li jista' jipprova l-eżistenza tar-reazzjoni kimika ta' hawn fuq.
Minħabba l-ħin qasir tat-tixrib u l-fatturi ta' influwenza esterna kbar, sabiex tinkiseb aktar ir-relazzjoni preċiża tal-bidla tal-parametri elettrokimiċi, ġew analizzati l-kurvi Tafel ta' 19-il siegħa u 19.5 siegħa. Id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni u r-reżistenza miksuba bis-softwer tal-analiżi zsimpwin huma murija fit-Tabella 2. Jista' jinstab li meta mxarrba għal 19-il siegħa, meta mqabbla mas-sottostrat vojt, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni tal-alumina pura u l-kisi kompost tal-alumina li fih materjali nanoaddittivi hija iżgħar u l-valur tar-reżistenza huwa akbar. Il-valur tar-reżistenza tal-kisi taċ-ċeramika li fih nanotubi tal-karbonju u l-kisi li fih il-grafene huwa kważi l-istess, filwaqt li l-istruttura tal-kisi bin-nanotubi tal-karbonju u l-materjali komposti tal-grafene hija mtejba b'mod sinifikanti. Dan għaliex l-effett sinerġistiku tan-nanotubi tal-karbonju unidimensjonali u l-grafene bidimensjonali jtejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-materjal.
Biż-żieda tal-ħin tal-immersjoni (19.5 siegħa), ir-reżistenza tas-sottostrat vojt tiżdied, u dan jindika li jinsab fit-tieni stadju tal-korrużjoni u l-film tal-ossidu tal-metall jiġi prodott fuq il-wiċċ tas-sottostrat. Bl-istess mod, biż-żieda tal-ħin, ir-reżistenza tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura tiżdied ukoll, u dan jindika li f'dan il-ħin, għalkemm hemm l-effett ta' tnaqqis fil-veloċità tal-kisi taċ-ċeramika, l-elettrolit ippenetra l-interfaċċja tat-twaħħil tal-kisi/matriċi, u pproduċa film tal-ossidu permezz ta' reazzjoni kimika.
Meta mqabbel mal-kisi tal-alumina li fih 0.2% mwnt-cooh-sdbs, il-kisi tal-alumina li fih 0.2% grafene u l-kisi tal-alumina li fih 0.2% mwnt-cooh-sdbs u 0.2% grafene, ir-reżistenza tal-kisi naqset b'mod sinifikanti maż-żieda fil-ħin, naqset bi 22.94%, 25.60% u 9.61% rispettivament, li jindika li l-elettrolit ma ppenetrax fil-ġonta bejn il-kisi u s-sottostrat f'dan il-ħin. Dan għaliex l-istruttura tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafene timblokka l-penetrazzjoni 'l isfel tal-elettrolit, u b'hekk tipproteġi l-matriċi. L-effett sinerġistiku tat-tnejn huwa vverifikat aktar. Il-kisi li fih żewġ nanomaterjali għandu reżistenza aħjar għall-korrużjoni.
Permezz tal-kurva Tafel u l-kurva tal-bidla tal-valur tal-impedenza elettrika, instab li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina bil-grafene, in-nanotubi tal-karbonju u t-taħlita tagħhom jista' jtejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall, u l-effett sinerġistiku tat-tnejn jista' jtejjeb aktar ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika adeżiv. Sabiex jiġi esplorat aktar l-effett tan-nanoaddittivi fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi, ġiet osservata l-morfoloġija tal-mikrowiċċ tal-kisi wara l-korrużjoni.
Ibgħat
Figura 5 (A1, A2, B1, B2) turi l-morfoloġija tal-wiċċ tal-azzar inossidabbli 304 espost u ċeramika tal-alumina pura miksija b'ingrandimenti differenti wara l-korrużjoni. Figura 5 (A2) turi li l-wiċċ wara l-korrużjoni jsir mhux maħdum. Għas-sottostrat mikxuf, diversi ħofor kbar tal-korrużjoni jidhru fuq il-wiċċ wara l-immersjoni fl-elettrolit, li jindika li r-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall mikxuf hija fqira u l-elettrolit huwa faċli biex jippenetra fil-matriċi. Għal kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura, kif muri fil-Figura 5 (B2), għalkemm kanali porużi tal-korrużjoni huma ġġenerati wara l-korrużjoni, l-istruttura relattivament densa u r-reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura jimblokkaw b'mod effettiv l-invażjoni tal-elettrolit, li jispjega r-raġuni għat-titjib effettiv tal-impedenza tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina.
Ibgħat
Morfoloġija tal-wiċċ ta' mwnt-cooh-sdbs, kisi li fih 0.2% grafene u kisi li fih 0.2% mwnt-cooh-sdbs u 0.2% grafene. Jidher li ż-żewġ kisi li fihom il-grafene fil-Figura 6 (B2 u C2) għandhom struttura ċatta, ir-rabta bejn il-partiċelli fil-kisi hija stretta, u l-partiċelli aggregati huma mgeżwra sewwa b'adeżiv. Għalkemm il-wiċċ huwa mnaqqar mill-elettrolit, jiġu ffurmati inqas kanali tal-pori. Wara l-korrużjoni, il-wiċċ tal-kisi huwa dens u hemm ftit strutturi difettużi. Għall-Figura 6 (A1, A2), minħabba l-karatteristiċi ta' mwnt-cooh-sdbs, il-kisi qabel il-korrużjoni huwa struttura poruża mqassma b'mod uniformi. Wara l-korrużjoni, il-pori tal-parti oriġinali jsiru dojoq u twal, u l-kanal isir aktar fond. Meta mqabbel mal-Figura 6 (B2, C2), l-istruttura għandha aktar difetti, li huwa konsistenti mad-distribuzzjoni tad-daqs tal-valur tal-impedenza tal-kisi miksub mit-test tal-korrużjoni elettrokimika. Dan juri li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina li fih il-grafene, speċjalment it-taħlita tal-grafene u n-nanotubu tal-karbonju, għandu l-aqwa reżistenza għall-korrużjoni. Dan għaliex l-istruttura tan-nanotubu tal-karbonju u l-grafene tista' timblokka b'mod effettiv id-diffużjoni tax-xquq u tipproteġi l-matriċi.
5. Diskussjoni u sommarju
Permezz tat-test tar-reżistenza għall-korrużjoni tan-nanotubi tal-karbonju u l-addittivi tal-grafene fuq kisi taċ-ċeramika tal-alumina u l-analiżi tal-mikrostruttura tal-wiċċ tal-kisi, inġibdu l-konklużjonijiet li ġejjin:
(1) Meta l-ħin tal-korrużjoni kien ta' 19-il siegħa, biż-żieda ta' 0.2% nanotubu tal-karbonju ibridu + 0.2% kisi taċ-ċeramika tal-alumina b'materjal imħallat tal-grafene, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni żdiedet minn 2.890 × 10-6 A / cm2 għal 1.536 × 10-6 A / cm2, l-impedenza elettrika żdiedet minn 11388 Ω għal 28079 Ω, u l-effiċjenza tar-reżistenza għall-korrużjoni hija l-akbar, 46.85%. Meta mqabbel mal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura, il-kisi kompost bil-grafene u n-nanotubi tal-karbonju għandu reżistenza aħjar għall-korrużjoni.
(2) Biż-żieda tal-ħin tal-immersjoni tal-elettrolit, l-elettrolit jippenetra fil-wiċċ tal-ġonta tal-kisi/sottostrat biex jipproduċi film tal-ossidu tal-metall, li jfixkel il-penetrazzjoni tal-elettrolit fis-sottostrat. L-impedenza elettrika l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura hija fqira. L-istruttura u s-sinerġija tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafene mblukkaw il-penetrazzjoni 'l isfel tal-elettrolit. Meta mxarrba għal 19.5 siegħa, l-impedenza elettrika tal-kisi li fih nanomaterjali naqset bi 22.94%, 25.60% u 9.61% rispettivament, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi kienet tajba.
6. Mekkaniżmu ta' influwenza tar-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi
Permezz tal-kurva Tafel u l-kurva tal-bidla tal-valur tal-impedenza elettrika, instab li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina bil-grafene, in-nanotubi tal-karbonju u t-taħlita tagħhom jista' jtejjeb ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall, u l-effett sinerġistiku tat-tnejn jista' jtejjeb aktar ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika adeżiv. Sabiex jiġi esplorat aktar l-effett tan-nanoaddittivi fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi, ġiet osservata l-morfoloġija tal-mikrowiċċ tal-kisi wara l-korrużjoni.
Figura 5 (A1, A2, B1, B2) turi l-morfoloġija tal-wiċċ tal-azzar inossidabbli 304 espost u ċeramika tal-alumina pura miksija b'ingrandimenti differenti wara l-korrużjoni. Figura 5 (A2) turi li l-wiċċ wara l-korrużjoni jsir mhux maħdum. Għas-sottostrat mikxuf, diversi ħofor kbar tal-korrużjoni jidhru fuq il-wiċċ wara l-immersjoni fl-elettrolit, li jindika li r-reżistenza għall-korrużjoni tal-matriċi tal-metall mikxuf hija fqira u l-elettrolit huwa faċli biex jippenetra fil-matriċi. Għal kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura, kif muri fil-Figura 5 (B2), għalkemm kanali porużi tal-korrużjoni huma ġġenerati wara l-korrużjoni, l-istruttura relattivament densa u r-reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura jimblokkaw b'mod effettiv l-invażjoni tal-elettrolit, li jispjega r-raġuni għat-titjib effettiv tal-impedenza tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina.
Morfoloġija tal-wiċċ ta' mwnt-cooh-sdbs, kisi li fih 0.2% grafene u kisi li fih 0.2% mwnt-cooh-sdbs u 0.2% grafene. Jidher li ż-żewġ kisi li fihom il-grafene fil-Figura 6 (B2 u C2) għandhom struttura ċatta, ir-rabta bejn il-partiċelli fil-kisi hija stretta, u l-partiċelli aggregati huma mgeżwra sewwa b'adeżiv. Għalkemm il-wiċċ huwa mnaqqar mill-elettrolit, jiġu ffurmati inqas kanali tal-pori. Wara l-korrużjoni, il-wiċċ tal-kisi huwa dens u hemm ftit strutturi difettużi. Għall-Figura 6 (A1, A2), minħabba l-karatteristiċi ta' mwnt-cooh-sdbs, il-kisi qabel il-korrużjoni huwa struttura poruża mqassma b'mod uniformi. Wara l-korrużjoni, il-pori tal-parti oriġinali jsiru dojoq u twal, u l-kanal isir aktar fond. Meta mqabbel mal-Figura 6 (B2, C2), l-istruttura għandha aktar difetti, li huwa konsistenti mad-distribuzzjoni tad-daqs tal-valur tal-impedenza tal-kisi miksub mit-test tal-korrużjoni elettrokimika. Dan juri li l-kisi taċ-ċeramika tal-alumina li fih il-grafene, speċjalment it-taħlita tal-grafene u n-nanotubu tal-karbonju, għandu l-aqwa reżistenza għall-korrużjoni. Dan għaliex l-istruttura tan-nanotubu tal-karbonju u l-grafene tista' timblokka b'mod effettiv id-diffużjoni tax-xquq u tipproteġi l-matriċi.
7. Diskussjoni u sommarju
Permezz tat-test tar-reżistenza għall-korrużjoni tan-nanotubi tal-karbonju u l-addittivi tal-grafene fuq kisi taċ-ċeramika tal-alumina u l-analiżi tal-mikrostruttura tal-wiċċ tal-kisi, inġibdu l-konklużjonijiet li ġejjin:
(1) Meta l-ħin tal-korrużjoni kien ta' 19-il siegħa, biż-żieda ta' 0.2% nanotubu tal-karbonju ibridu + 0.2% kisi taċ-ċeramika tal-alumina b'materjal imħallat tal-grafene, id-densità tal-kurrent tal-korrużjoni żdiedet minn 2.890 × 10-6 A / cm2 għal 1.536 × 10-6 A / cm2, l-impedenza elettrika żdiedet minn 11388 Ω għal 28079 Ω, u l-effiċjenza tar-reżistenza għall-korrużjoni hija l-akbar, 46.85%. Meta mqabbel mal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura, il-kisi kompost bil-grafene u n-nanotubi tal-karbonju għandu reżistenza aħjar għall-korrużjoni.
(2) Biż-żieda tal-ħin tal-immersjoni tal-elettrolit, l-elettrolit jippenetra fil-wiċċ tal-ġonta tal-kisi/sottostrat biex jipproduċi film tal-ossidu tal-metall, li jfixkel il-penetrazzjoni tal-elettrolit fis-sottostrat. L-impedenza elettrika l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi taċ-ċeramika tal-alumina pura hija fqira. L-istruttura u s-sinerġija tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafene mblukkaw il-penetrazzjoni 'l isfel tal-elettrolit. Meta mxarrba għal 19.5 siegħa, l-impedenza elettrika tal-kisi li fih nanomaterjali naqset bi 22.94%, 25.60% u 9.61% rispettivament, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-kisi kienet tajba.
(3) Minħabba l-karatteristiċi tan-nanotubi tal-karbonju, il-kisi miżjud bin-nanotubi tal-karbonju waħedhom għandu struttura poruża mqassma b'mod uniformi qabel il-korrużjoni. Wara l-korrużjoni, il-pori tal-parti oriġinali jsiru dojoq u twal, u l-kanali jsiru aktar fondi. Il-kisi li fih il-grafene għandu struttura ċatta qabel il-korrużjoni, il-kombinazzjoni bejn il-partiċelli fil-kisi hija qrib, u l-partiċelli aggregati huma mgeżwra sewwa b'adeżiv. Għalkemm il-wiċċ jiġi erodat mill-elettrolit wara l-korrużjoni, hemm ftit kanali tal-pori u l-istruttura xorta hija densa. L-istruttura tan-nanotubi tal-karbonju u l-grafene tista' timblokka b'mod effettiv il-propagazzjoni tax-xquq u tipproteġi l-matriċi.
Ħin tal-posta: 09 ta' Marzu 2022