1. Maandalizi ya mipako
Ili kurahisisha jaribio la baadaye la kielektroniki, chuma cha pua cha 30mm huchaguliwa × 4 mm 304 kama msingi. Polisha na ondoa safu ya oksidi iliyobaki na madoa ya kutu kwenye uso wa substrate kwa kutumia sandpaper, yaweke kwenye kopo lenye asetoni, tibu madoa kwenye uso wa substrate kwa bg-06c ultrasonic cleaner ya kampuni ya vifaa vya elektroniki ya Bangjie kwa dakika 20, ondoa uchafu uliochakaa kwenye uso wa substrate ya chuma kwa pombe na maji yaliyosafishwa, na uyakaushe kwa kutumia blower. Kisha, alumina (Al2O3), graphene na nanotube ya kaboni mseto (mwnt-coohsdbs) zilitayarishwa kwa uwiano (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2), na kuwekwa kwenye kinu cha mpira (qm-3sp2 ya kiwanda cha vifaa cha Nanjing NANDA) kwa ajili ya kusaga na kuchanganya mpira. Kasi ya kuzunguka ya kinu cha mpira iliwekwa kuwa 220 R / min, na kinu cha mpira kiligeuzwa kuwa
Baada ya kusaga mpira, weka kasi ya kuzunguka ya tanki la kusaga mpira kuwa 1/2 kwa njia mbadala baada ya kusaga mpira kukamilika, na weka kasi ya kuzunguka ya tanki la kusaga mpira kuwa 1/2 kwa njia mbadala baada ya kusaga mpira kukamilika. Jumla ya kauri iliyosagwa na binder huchanganywa sawasawa kulingana na sehemu ya uzito ya 1.0 ∶ 0.8. Hatimaye, mipako ya kauri ya gundi ilipatikana kwa mchakato wa kupoza.
2. Jaribio la kutu
Katika utafiti huu, jaribio la kutu la kielektroniki linatumia kituo cha kazi cha kielektroniki cha Shanghai Chenhua chi660e, na jaribio linatumia mfumo wa majaribio ya elektrodi tatu. Elektrodi ya platinamu ni elektrodi saidizi, elektrodi ya kloridi ya fedha ya fedha ni elektrodi ya marejeleo, na sampuli iliyofunikwa ni elektrodi inayofanya kazi, yenye eneo la mfiduo linalofaa la 1cm2. Unganisha elektrodi ya marejeleo, elektrodi inayofanya kazi na elektrodi saidizi katika seli ya elektroliti na kifaa, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1 na 2. Kabla ya jaribio, loweka sampuli kwenye elektroliti, ambayo ni myeyusho wa NaCl 3.5%.
3. Uchambuzi wa Tafel wa kutu ya kielektroniki ya mipako
Mchoro 3 unaonyesha mkunjo wa Tafel wa substrate isiyofunikwa na mipako ya kauri iliyofunikwa na viongeza tofauti vya nano baada ya kutu ya kielektroniki kwa saa 19. Volti ya kutu, msongamano wa mkondo wa kutu na data ya mtihani wa impedansi ya umeme iliyopatikana kutoka kwa mtihani wa kutu wa kielektroniki imeonyeshwa katika Jedwali 1.
Wasilisha
Wakati msongamano wa mkondo wa kutu ni mdogo na ufanisi wa upinzani wa kutu ni mkubwa zaidi, athari ya upinzani wa kutu ya mipako ni bora zaidi. Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro 3 na jedwali 1 kwamba wakati muda wa kutu ni saa 19, voltage ya juu zaidi ya kutu ya matrix ya chuma tupu ni -0.680 V, na msongamano wa mkondo wa kutu wa matrix pia ni mkubwa zaidi, ukifikia 2.890 × 10-6 A/cm2 。 Inapofunikwa na mipako safi ya kauri ya alumina, msongamano wa mkondo wa kutu ulipungua hadi 78% na PE ilikuwa 22.01%. Inaonyesha kuwa mipako ya kauri ina jukumu bora la kinga na inaweza kuboresha upinzani wa kutu wa mipako katika elektroliti isiyo na upande wowote.
Wakati 0.2% mwnt-cooh-sdbs au 0.2% graphene ilipoongezwa kwenye mipako, msongamano wa mkondo wa kutu ulipungua, upinzani uliongezeka, na upinzani wa kutu wa mipako uliboreshwa zaidi, huku PE ya 38.48% na 40.10% mtawalia. Wakati uso umefunikwa na 0.2% mwnt-cooh-sdbs na 0.2% graphene mchanganyiko wa alumina, mkondo wa kutu hupunguzwa zaidi kutoka 2.890 × 10-6 A / cm2 hadi 1.536 × 10-6 A / cm2, thamani ya juu ya upinzani, iliongezeka kutoka 11388 Ω hadi 28079 Ω, na PE ya mipako inaweza kufikia 46.85%. Inaonyesha kuwa bidhaa lengwa iliyoandaliwa ina upinzani mzuri wa kutu, na athari ya ushirikiano wa mirija ya nano ya kaboni na graphene inaweza kuboresha kwa ufanisi upinzani wa kutu wa mipako ya kauri.
4. Athari ya muda wa kuloweka kwenye impedansi ya mipako
Ili kuchunguza zaidi upinzani wa kutu wa mipako, kwa kuzingatia ushawishi wa muda wa kuzamishwa wa sampuli kwenye elektroliti kwenye jaribio, mikondo ya mabadiliko ya upinzani wa mipako minne kwa muda tofauti wa kuzamishwa hupatikana, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4.
Wasilisha
Katika hatua ya awali ya kuzamishwa (saa 10), kutokana na msongamano mzuri na muundo wa mipako, elektroliti ni vigumu kuzamishwa ndani ya mipako. Kwa wakati huu, mipako ya kauri inaonyesha upinzani mkubwa. Baada ya kuloweka kwa muda, upinzani hupungua sana, kwa sababu kadri muda unavyopita, elektroliti polepole huunda njia ya kutu kupitia vinyweleo na nyufa kwenye mipako na huingia ndani ya tumbo, na kusababisha kupungua kwa upinzani wa mipako.
Katika hatua ya pili, bidhaa za kutu zinapoongezeka hadi kiwango fulani, uenezaji huzuiwa na pengo huzuiwa polepole. Wakati huo huo, elektroliti inapoingia kwenye kiolesura cha kuunganisha cha safu ya chini ya kuunganisha/matrix, molekuli za maji zitaitikia na kipengele cha Fe kwenye matrix kwenye makutano ya mipako/matrix ili kutoa filamu nyembamba ya oksidi ya chuma, ambayo huzuia kupenya kwa elektroliti kwenye matrix na kuongeza thamani ya upinzani. Wakati matrix ya chuma tupu inapotupwa kwa kielektroniki, mvua nyingi ya kijani kibichi hutolewa chini ya elektroliti. Myeyusho wa elektroliti haukubadilisha rangi wakati wa kulainisha sampuli iliyofunikwa kwa elektroliti, ambayo inaweza kuthibitisha kuwepo kwa mmenyuko wa kemikali hapo juu.
Kutokana na muda mfupi wa kuloweka na vipengele vikubwa vya ushawishi wa nje, ili kupata zaidi uhusiano sahihi wa mabadiliko ya vigezo vya elektrokemikali, mikunjo ya Tafel ya saa 19 na saa 19.5 inachambuliwa. Msongamano wa mkondo wa kutu na upinzani unaopatikana kwa programu ya uchambuzi wa zsimpwin unaonyeshwa katika Jedwali la 2. Inaweza kupatikana kwamba inapolowekwa kwa saa 19, ikilinganishwa na sehemu tupu, msongamano wa mkondo wa kutu wa mipako safi ya alumina na alumina yenye vifaa vya nyongeza vya nano ni mdogo na thamani ya upinzani ni kubwa zaidi. Thamani ya upinzani wa mipako ya kauri yenye mirija ya kaboni nano na mipako yenye graphene ni karibu sawa, huku muundo wa mipako yenye mirija ya kaboni nano na vifaa vya mchanganyiko wa graphene ukiimarishwa kwa kiasi kikubwa, Hii ni kwa sababu athari ya ushirikiano wa mirija ya kaboni yenye pande moja na graphene yenye pande mbili huboresha upinzani wa kutu wa nyenzo.
Kwa ongezeko la muda wa kuzamishwa (saa 19.5), upinzani wa substrate tupu huongezeka, ikionyesha kuwa iko katika hatua ya pili ya kutu na filamu ya oksidi ya chuma huzalishwa kwenye uso wa substrate. Vile vile, kwa ongezeko la muda, upinzani wa mipako safi ya kauri ya alumina pia huongezeka, ikionyesha kwamba kwa wakati huu, ingawa kuna athari ya kupunguza kasi ya mipako ya kauri, elektroliti imeingia kwenye kiolesura cha kuunganisha cha mipako / tumbo, na kutoa filamu ya oksidi kupitia mmenyuko wa kemikali.
Ikilinganishwa na mipako ya alumina yenye 0.2% mwnt-cooh-sdbs, mipako ya alumina yenye graphene ya 0.2% na mipako ya alumina yenye 0.2% mwnt-cooh-sdbs na 0.2% graphene, upinzani wa mipako ulipungua kwa kiasi kikubwa kadri muda unavyoongezeka, na kupungua kwa 22.94%, 25.60% na 9.61% mtawalia, ikionyesha kwamba elektroliti haikuingia kwenye kiungo kati ya mipako na substrate kwa wakati huu. Hii ni kwa sababu muundo wa mirija ya kaboni na graphene huzuia kupenya kwa elektroliti chini, hivyo kulinda matrix. Athari ya ushirikiano wa hizo mbili inathibitishwa zaidi. Mipako yenye vifaa viwili vya nano ina upinzani bora wa kutu.
Kupitia mkunjo wa Tafel na mkunjo wa mabadiliko ya thamani ya impedansi ya umeme, imegundulika kuwa mipako ya kauri ya alumina yenye graphene, mirija ya kaboni na mchanganyiko wake inaweza kuboresha upinzani wa kutu wa matrix ya chuma, na athari ya ushirikiano wa hizo mbili inaweza kuboresha zaidi upinzani wa kutu wa mipako ya kauri ya gundi. Ili kuchunguza zaidi athari za viongezeo vya nano kwenye upinzani wa kutu wa mipako, mofolojia ya uso mdogo wa mipako baada ya kutu ilizingatiwa.
Wasilisha
Mchoro 5 (A1, A2, B1, B2) unaonyesha mofolojia ya uso wa kauri 304 za chuma cha pua zilizo wazi na alumina safi zilizofunikwa kwa ukubwa tofauti baada ya kutu. Mchoro 5 (A2) unaonyesha kuwa uso baada ya kutu unakuwa mgumu. Kwa substrate tupu, mashimo kadhaa makubwa ya kutu huonekana kwenye uso baada ya kuzamishwa kwenye elektroliti, ikionyesha kuwa upinzani wa kutu wa matrix ya chuma tupu ni duni na elektroliti ni rahisi kupenya ndani ya matrix. Kwa mipako safi ya kauri ya alumina, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5 (B2), ingawa njia za kutu zenye vinyweleo huzalishwa baada ya kutu, muundo mnene kiasi na upinzani bora wa kutu wa mipako safi ya kauri ya alumina huzuia uvamizi wa elektroliti, ambayo inaelezea sababu ya uboreshaji mzuri wa impedance ya mipako ya kauri ya alumina.
Wasilisha
Mofolojia ya uso wa mwnt-cooh-sdbs, mipako yenye graphene 0.2% na mipako yenye 0.2% mwnt-cooh-sdbs na graphene 0.2%. Inaweza kuonekana kwamba mipako miwili yenye graphene katika Mchoro 6 (B2 na C2) ina muundo tambarare, mshikamano kati ya chembe kwenye mipako ni mgumu, na chembe zilizokusanywa zimefungwa vizuri na gundi. Ingawa uso humomonyoa na elektroliti, njia chache za vinyweleo huundwa. Baada ya kutu, uso wa mipako ni mnene na kuna miundo michache yenye kasoro. Kwa Mchoro 6 (A1, A2), kutokana na sifa za mwnt-cooh-sdbs, mipako kabla ya kutu ni muundo wenye vinyweleo vilivyosambazwa sawasawa. Baada ya kutu, vinyweleo vya sehemu ya asili huwa nyembamba na ndefu, na mfereji unakuwa zaidi. Ikilinganishwa na Mchoro 6 (B2, C2), muundo una kasoro zaidi, ambayo inaendana na usambazaji wa ukubwa wa thamani ya impedance ya mipako inayopatikana kutoka kwa jaribio la kutu la kielektroniki. Inaonyesha kwamba mipako ya kauri ya alumina yenye graphene, hasa mchanganyiko wa graphene na nanotube ya kaboni, ina upinzani bora wa kutu. Hii ni kwa sababu muundo wa nanotube ya kaboni na graphene unaweza kuzuia kwa ufanisi uenezaji wa nyufa na kulinda matrix.
5. Majadiliano na muhtasari
Kupitia jaribio la upinzani wa kutu la mirija ya kaboni nano na viongezeo vya graphene kwenye mipako ya kauri ya alumina na uchambuzi wa muundo mdogo wa uso wa mipako, hitimisho zifuatazo hutolewa:
(1) Wakati muda wa kutu ulikuwa saa 19, na kuongeza 0.2% ya nanotube ya kaboni mseto + 0.2% ya mipako ya kauri ya alumina ya graphene, msongamano wa mkondo wa kutu uliongezeka kutoka 2.890 × 10-6 A / cm2 hadi 1.536 × 10-6 A / cm2, impedansi ya umeme iliongezeka kutoka 11388 Ω hadi 28079 Ω, na ufanisi wa upinzani wa kutu ndio mkubwa zaidi, 46.85%. Ikilinganishwa na mipako safi ya kauri ya alumina, mipako iliyochanganywa yenye graphene na nanotube za kaboni ina upinzani bora wa kutu.
(2) Kwa ongezeko la muda wa kuzamishwa kwa elektroliti, elektroliti huingia kwenye uso wa pamoja wa mipako/substrate ili kutoa filamu ya oksidi ya chuma, ambayo huzuia kupenya kwa elektroliti kwenye substrate. Uzuiaji wa umeme hupungua kwanza na kisha huongezeka, na upinzani wa kutu wa mipako safi ya kauri ya alumina ni duni. Muundo na ushirikiano wa mirija ya kaboni na grafini ulizuia kupenya kwa elektroliti chini. Ilipoloweshwa kwa saa 19.5, uzuiaji wa umeme wa mipako yenye vifaa vya nano ulipungua kwa 22.94%, 25.60% na 9.61% mtawalia, na upinzani wa kutu wa mipako ulikuwa mzuri.
6. Utaratibu wa ushawishi wa upinzani wa kutu wa mipako
Kupitia mkunjo wa Tafel na mkunjo wa mabadiliko ya thamani ya impedansi ya umeme, imegundulika kuwa mipako ya kauri ya alumina yenye graphene, mirija ya kaboni na mchanganyiko wake inaweza kuboresha upinzani wa kutu wa matrix ya chuma, na athari ya ushirikiano wa hizo mbili inaweza kuboresha zaidi upinzani wa kutu wa mipako ya kauri ya gundi. Ili kuchunguza zaidi athari za viongezeo vya nano kwenye upinzani wa kutu wa mipako, mofolojia ya uso mdogo wa mipako baada ya kutu ilizingatiwa.
Mchoro 5 (A1, A2, B1, B2) unaonyesha mofolojia ya uso wa kauri 304 za chuma cha pua zilizo wazi na alumina safi zilizofunikwa kwa ukubwa tofauti baada ya kutu. Mchoro 5 (A2) unaonyesha kuwa uso baada ya kutu unakuwa mgumu. Kwa substrate tupu, mashimo kadhaa makubwa ya kutu huonekana kwenye uso baada ya kuzamishwa kwenye elektroliti, ikionyesha kuwa upinzani wa kutu wa matrix ya chuma tupu ni duni na elektroliti ni rahisi kupenya ndani ya matrix. Kwa mipako safi ya kauri ya alumina, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5 (B2), ingawa njia za kutu zenye vinyweleo huzalishwa baada ya kutu, muundo mnene kiasi na upinzani bora wa kutu wa mipako safi ya kauri ya alumina huzuia uvamizi wa elektroliti, ambayo inaelezea sababu ya uboreshaji mzuri wa impedance ya mipako ya kauri ya alumina.
Mofolojia ya uso wa mwnt-cooh-sdbs, mipako yenye graphene 0.2% na mipako yenye 0.2% mwnt-cooh-sdbs na graphene 0.2%. Inaweza kuonekana kwamba mipako miwili yenye graphene katika Mchoro 6 (B2 na C2) ina muundo tambarare, mshikamano kati ya chembe kwenye mipako ni mgumu, na chembe zilizokusanywa zimefungwa vizuri na gundi. Ingawa uso humomonyoa na elektroliti, njia chache za vinyweleo huundwa. Baada ya kutu, uso wa mipako ni mnene na kuna miundo michache yenye kasoro. Kwa Mchoro 6 (A1, A2), kutokana na sifa za mwnt-cooh-sdbs, mipako kabla ya kutu ni muundo wenye vinyweleo vilivyosambazwa sawasawa. Baada ya kutu, vinyweleo vya sehemu ya asili huwa nyembamba na ndefu, na mfereji unakuwa zaidi. Ikilinganishwa na Mchoro 6 (B2, C2), muundo una kasoro zaidi, ambayo inaendana na usambazaji wa ukubwa wa thamani ya impedance ya mipako inayopatikana kutoka kwa jaribio la kutu la kielektroniki. Inaonyesha kwamba mipako ya kauri ya alumina yenye graphene, hasa mchanganyiko wa graphene na nanotube ya kaboni, ina upinzani bora wa kutu. Hii ni kwa sababu muundo wa nanotube ya kaboni na graphene unaweza kuzuia kwa ufanisi uenezaji wa nyufa na kulinda matrix.
7. Majadiliano na muhtasari
Kupitia jaribio la upinzani wa kutu la mirija ya kaboni nano na viongezeo vya graphene kwenye mipako ya kauri ya alumina na uchambuzi wa muundo mdogo wa uso wa mipako, hitimisho zifuatazo hutolewa:
(1) Wakati muda wa kutu ulikuwa saa 19, na kuongeza 0.2% ya nanotube ya kaboni mseto + 0.2% ya mipako ya kauri ya alumina ya graphene, msongamano wa mkondo wa kutu uliongezeka kutoka 2.890 × 10-6 A / cm2 hadi 1.536 × 10-6 A / cm2, impedansi ya umeme iliongezeka kutoka 11388 Ω hadi 28079 Ω, na ufanisi wa upinzani wa kutu ndio mkubwa zaidi, 46.85%. Ikilinganishwa na mipako safi ya kauri ya alumina, mipako iliyochanganywa yenye graphene na nanotube za kaboni ina upinzani bora wa kutu.
(2) Kwa ongezeko la muda wa kuzamishwa kwa elektroliti, elektroliti huingia kwenye uso wa pamoja wa mipako/substrate ili kutoa filamu ya oksidi ya chuma, ambayo huzuia kupenya kwa elektroliti kwenye substrate. Uzuiaji wa umeme hupungua kwanza na kisha huongezeka, na upinzani wa kutu wa mipako safi ya kauri ya alumina ni duni. Muundo na ushirikiano wa mirija ya kaboni na grafini ulizuia kupenya kwa elektroliti chini. Ilipoloweshwa kwa saa 19.5, uzuiaji wa umeme wa mipako yenye vifaa vya nano ulipungua kwa 22.94%, 25.60% na 9.61% mtawalia, na upinzani wa kutu wa mipako ulikuwa mzuri.
(3) Kutokana na sifa za mirija midogo ya kaboni, mipako iliyoongezwa na mirija midogo ya kaboni pekee ina muundo wa vinyweleo vilivyosambazwa sawasawa kabla ya kutu. Baada ya kutu, vinyweleo vya sehemu ya asili huwa nyembamba na ndefu, na mifereji inakuwa ya kina zaidi. Mipako iliyo na graphene ina muundo tambarare kabla ya kutu, mchanganyiko kati ya chembe kwenye mipako ni karibu, na chembe zilizokusanywa zimefungwa vizuri na gundi. Ingawa uso humomonyoka na elektroliti baada ya kutu, kuna mifereji michache ya vinyweleo na muundo bado ni mnene. Muundo wa mirija midogo ya kaboni na graphene unaweza kuzuia kwa ufanisi uenezaji wa nyufa na kulinda matrix.
Muda wa chapisho: Machi-09-2022