1. Омодасозии рӯйпӯш
Барои осон кардани озмоиши электрохимиявии баъдӣ, пӯлоди зангногири 30 мм × 4 мм ҳамчун асос интихоб карда мешавад. Қабати боқимондаи оксид ва доғҳои зангро дар сатҳи таҳкурсӣ бо коғази регдор сайқал дода, тоза кунед, онҳоро ба стаканчаи дорои ацетон гузоред, доғҳои рӯи таҳкурсӣ бо тозакунандаи ултрасадои bg-06c ширкати Bangjie electronics барои 20 дақиқа коркард кунед, партовҳои фарсудашавии рӯи таҳкурсии металлиро бо спирт ва оби тозашуда тоза кунед ва онҳоро бо вентилятор хушк кунед. Сипас, алюминий (Al2O3), графен ва нанонайчаи карбонии гибридӣ (mwnt-coohsdbs) ба таносуб (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) омода карда шуданд ва барои осиёби тӯбӣ ва омехтакунӣ ба осиёби тӯбӣ (qm-3sp2 аз корхонаи асбобҳои Нанкинги NANDA) гузошта шуданд. Суръати гардиши осиёби курашакл ба 220 RPM/дақ муқаррар карда шуд ва осиёби курашакл ба ... гардонида шуд.
Пас аз фрезакунии курадор, суръати гардиши зарфи фрезакунии курадорро пас аз анҷоми фрезакунии курадор ба таври навбатӣ 1/2 муқаррар кунед ва пас аз анҷоми фрезакунии курадор суръати гардиши зарфи фрезакунии курадорро ба таври навбатӣ 1/2 муқаррар кунед. Агрегати сафолии курадор ва пайвасткунанда мувофиқи ҳиссаи массавии 1.0 × 0.8 баробар омехта карда мешаванд. Дар ниҳоят, рӯйпӯши сафолии часпак бо роҳи хушккунӣ ба даст оварда шуд.
2. Санҷиши зангзанӣ
Дар ин таҳқиқот, озмоиши зангзании электрохимиявӣ аз истгоҳи кории электрохимиявии Шанхай Ченхуа chi660e истифода мебарад ва озмоиш системаи озмоишии се электродро истифода мебарад. Электроди платина электроди ёрирасон, электроди нуқраи хлориди нуқра электроди истинодӣ ва намунаи пӯшонидашуда электроди корӣ бо майдони муассири таъсир 1 см2 мебошад. Электроди истинодӣ, электроди корӣ ва электроди ёрирасонро дар ҳуҷайраи электролитӣ бо асбоб пайваст кунед, чунон ки дар расмҳои 1 ва 2 нишон дода шудааст. Пеш аз санҷиш, намунаро дар электролит, ки маҳлули 3,5% NaCl аст, тар кунед.
3. Таҳлили Тафел оид ба зангзании электрохимиявии рӯйпӯшҳо
Расми 3 каҷхати Тафел аз субстрати бепӯшиш ва рӯйпӯши керамикӣ, ки бо иловаҳои гуногуни нано пӯшонида шудааст, пас аз зангзании электрохимиявӣ барои 19 соат нишон дода шудааст. Маълумоти санҷиши шиддати зангзанӣ, зичии ҷараёни зангзанӣ ва импеданси электрикӣ, ки аз санҷиши зангзании электрохимиявӣ ба даст оварда шудаанд, дар Ҷадвали 1 нишон дода шудаанд.
Ирсол
Вақте ки зичии ҷараёни зангзанӣ камтар ва самаранокии муқовимати зангзанӣ баландтар аст, таъсири муқовимати зангзании рӯйпӯш беҳтар аст. Аз расми 3 ва ҷадвали 1 дидан мумкин аст, ки вақте ки вақти зангзанӣ 19 соат аст, шиддати максималии зангзании матритсаи металли луч -0.680 В аст ва зичии ҷараёни зангзании матритса низ бузургтарин буда, ба 2.890 × 10-6 А/см2 мерасад. Ҳангоми пӯшонидани он бо рӯйпӯши сафолии алюминийи холис, зичии ҷараёни зангзанӣ то 78% коҳиш ёфт ва PE 22.01% буд. Ин нишон медиҳад, ки рӯйпӯши сафолӣ нақши беҳтари муҳофизатӣ мебозад ва метавонад муқовимати зангзании рӯйпӯшро дар электролити бетараф беҳтар кунад.
Вақте ки ба рӯйпӯш 0,2% mwnt-cooh-sdbs ё 0,2% графен илова карда шуд, зичии ҷараёни зангзанӣ кам шуд, муқовимат афзоиш ёфт ва муқовимати зангзании рӯйпӯш боз ҳам беҳтар шуд ва PE мутаносибан 38,48% ва 40,10% -ро ташкил дод. Вақте ки сатҳ бо рӯйпӯши омехтаи алюминийи 0,2% mwnt-cooh-sdbs ва 0,2% графен пӯшонида мешавад, ҷараёни зангзанӣ аз 2,890 × 10-6 A / cm2 то 1,536 × 10-6 A / cm2 боз ҳам коҳиш меёбад, арзиши максималии муқовимат аз 11388 Ω то 28079 Ω афзоиш ёфт ва PE-и рӯйпӯш метавонад ба 46,85% расад. Ин нишон медиҳад, ки маҳсулоти мақсадноки омодашуда муқовимати хуби зангзанӣ дорад ва таъсири синергетикии нанонайчаҳои карбон ва графен метавонад муқовимати зангзании рӯйпӯши сафолиро самаранок беҳтар кунад.
4. Таъсири вақти тар кардан ба импеданси рӯйпӯш
Барои омӯзиши минбаъдаи муқовимати зангзании рӯйпӯш, бо назардошти таъсири вақти ғӯтонидани намуна дар электролит ба озмоиш, каҷхатҳои тағйирёбии муқовимати чор рӯйпӯш дар вақти гуногуни ғӯтонидан ба даст оварда шудаанд, ки дар расми 4 нишон дода шудааст.
Ирсол
Дар марҳилаи аввали ғӯтондан (10 соат), аз сабаби зичии хуб ва сохтори рӯйпӯш, электролитро ба рӯйпӯш ғӯтондан душвор аст. Дар ин вақт, рӯйпӯши сафолӣ муқовимати баланд нишон медиҳад. Пас аз тар кардан барои муддати муайян, муқовимат ба таври назаррас коҳиш меёбад, зеро бо гузашти вақт, электролит тадриҷан тавассути сӯрохиҳо ва тарқишҳо дар рӯйпӯш канали зангзаниро ташкил медиҳад ва ба матритса ворид мешавад, ки дар натиҷа муқовимати рӯйпӯш ба таври назаррас коҳиш меёбад.
Дар марҳилаи дуюм, вақте ки маҳсулоти зангзанӣ то миқдори муайяне афзоиш меёбанд, диффузия баста мешавад ва фосила тадриҷан баста мешавад. Дар айни замон, вақте ки электролит ба сатҳи пайванди қабати поёнии пайванд/матритса ворид мешавад, молекулаҳои об бо унсури Fe дар матритса дар пайванди рӯйпӯш/матритса реаксия карда, плёнкаи тунуки оксиди металлӣ ба вуҷуд меоранд, ки воридшавии электролитро ба матритса халалдор мекунад ва арзиши муқовиматро зиёд мекунад. Вақте ки матритсаи металли луч аз ҷиҳати электрохимиявӣ занг мезанад, аксари боришоти флокулентии сабз дар поёни электролит ба вуҷуд меояд. Ҳангоми электролиз кардани намунаи рӯйпӯшшуда маҳлули электролитӣ рангашро тағйир надод, ки ин метавонад мавҷудияти реаксияи химиявии дар боло зикршударо исбот кунад.
Аз сабаби кӯтоҳ будани вақти тар кардан ва омилҳои зиёди таъсири беруна, барои ба даст овардани робитаи дақиқи тағирёбии параметрҳои электрохимиявӣ, каҷхатҳои Тафел аз 19 соат ва 19,5 соат таҳлил карда мешаванд. Зичии ҷараёни зангзанӣ ва муқовимати ба даст овардашуда, ки тавассути нармафзори таҳлили zsimpwin ба даст оварда шудааст, дар Ҷадвали 2 нишон дода шудаанд. Муайян кардан мумкин аст, ки ҳангоми тар кардан барои 19 соат, дар муқоиса бо субстрати луч, зичии ҷараёни зангзании рӯйпӯши холиси алюминий ва алюминий, ки дорои маводи иловагии нано мебошад, хурдтар ва арзиши муқовимат калонтар аст. Арзиши муқовимати рӯйпӯши сафолӣ, ки дорои нанонайчаҳои карбон аст ва рӯйпӯши дорои графен қариб якхела аст, дар ҳоле ки сохтори рӯйпӯш бо нанонайчаҳои карбон ва маводи таркибии графен ба таври назаррас афзоиш меёбад. Ин аз он сабаб аст, ки таъсири синергетикии нанонайчаҳои карбонии якченака ва графени дученака муқовимати зангзании маводро беҳтар мекунад.
Бо афзоиши вақти ғӯтондан (19,5 соат), муқовимати зеризаминии луч меафзояд, ки ин нишон медиҳад, ки он дар марҳилаи дуюми зангзанӣ қарор дорад ва дар сатҳи зеризаминӣ плёнкаи оксиди металлӣ ба вуҷуд меояд. Ба ҳамин монанд, бо афзоиши вақт, муқовимати рӯйпӯши сафолии алюминийи холис низ меафзояд, ки нишон медиҳад, ки дар ин вақт, гарчанде ки таъсири сусткунандаи рӯйпӯши сафолӣ вуҷуд дорад, электролит ба сатҳи пайванди рӯйпӯш/матритса ворид шуда, тавассути реаксияи кимиёвӣ плёнкаи оксидӣ ба вуҷуд овардааст.
Дар муқоиса бо рӯйпӯши алюминий, ки дорои 0,2% mwnt-cooh-sdbs, рӯйпӯши алюминий, ки дорои 0,2% графен ва рӯйпӯши алюминий, ки дорои 0,2% mwnt-cooh-sdbs ва 0,2% графен аст, муқовимати рӯйпӯш бо гузашти вақт ба таври назаррас коҳиш ёфта, мутаносибан 22,94%, 25,60% ва 9,61% коҳиш ёфтааст, ки нишон медиҳад, ки электролит дар ин вақт ба пайванди байни рӯйпӯш ва субстрат ворид нашудааст. Ин аз он сабаб аст, ки сохтори нанонайчаҳои карбон ва графен воридшавии электролитро ба поён монеъ мекунад ва бо ин васила матритсаро муҳофизат мекунад. Таъсири синергетикии ин ду боз ҳам тасдиқ карда мешавад. Рӯйпӯш, ки дорои ду маводи нано мебошад, муқовимати беҳтари зангзанӣ дорад.
Тавассути каҷи Тафел ва каҷи тағйирёбии арзиши импеданси электрикӣ, муайян карда шуд, ки рӯйпӯши сафолии алюминий бо графен, нанонайчаҳои карбон ва омехтаи онҳо метавонад муқовимати зангзании матритсаи металлиро беҳтар кунад ва таъсири синергетикии ин ду метавонад муқовимати зангзании рӯйпӯши сафолии часпандаро боз ҳам беҳтар созад. Барои омӯзиши минбаъдаи таъсири иловаҳои нано ба муқовимати зангзании рӯйпӯш, морфологияи сатҳи микрои рӯйпӯш пас аз зангзанӣ мушоҳида карда шуд.
Ирсол
Расми 5 (A1, A2, B1, B2) морфологияи сатҳи пӯлоди зангногири 304 ва сафолҳои алюминийи холисро бо пӯшонидашуда пас аз зангзанӣ бо андозаи гуногун нишон медиҳад. Расми 5 (A2) нишон медиҳад, ки сатҳи пас аз зангзанӣ ноҳамвор мешавад. Барои субстрати луч, пас аз ғӯтондан дар электролит дар рӯи замин якчанд чоҳҳои калони зангзанӣ пайдо мешаванд, ки нишон медиҳад, ки муқовимати зангзании матритсаи металли луч суст аст ва электролит ба осонӣ ба матритса ворид мешавад. Барои рӯйпӯши сафолҳои алюминийи холис, тавре ки дар расми 5 (B2) нишон дода шудааст, гарчанде ки каналҳои зангзании сӯрохдор пас аз зангзанӣ ба вуҷуд меоянд, сохтори нисбатан зич ва муқовимати аълои зангзании рӯйпӯши сафолҳои алюминийи холис воридшавии электролитро самаранок манъ мекунад, ки сабаби беҳтар шудани импеданси рӯйпӯши сафолҳои алюминийро шарҳ медиҳад.
Ирсол
Морфологияи сатҳи mwnt-cooh-sdbs, рӯйпӯшҳое, ки дорои 0,2% графен ва рӯйпӯшҳое, ки дорои 0,2% mwnt-cooh-sdbs ва 0,2% графен мебошанд. Дидан мумкин аст, ки ду рӯйпӯше, ки дорои графен дар расми 6 (B2 ва C2) мебошанд, сохтори ҳамвор доранд, пайванди байни зарраҳо дар рӯйпӯш сахт аст ва зарраҳои агрегатӣ бо часпак сахт печонида шудаанд. Гарчанде ки сатҳ аз ҷониби электролит эрозия мешавад, каналҳои сӯрохии камтар ба вуҷуд меоянд. Пас аз зангзанӣ, сатҳи рӯйпӯш зич аст ва сохторҳои нуқсон каманд. Барои расми 6 (A1, A2), бо сабаби хусусиятҳои mwnt-cooh-sdbs, рӯйпӯш пеш аз зангзанӣ сохтори якхелаи сӯрохии тақсимшуда мебошад. Пас аз зангзанӣ, сӯрохиҳои қисми аслӣ танг ва дароз мешаванд ва канал амиқтар мешавад. Дар муқоиса бо расми 6 (B2, C2), сохтор нуқсонҳои бештар дорад, ки бо тақсимоти андозаи арзиши импеданси рӯйпӯш, ки аз санҷиши зангзании электрохимиявӣ ба даст оварда шудааст, мувофиқат мекунад. Ин нишон медиҳад, ки рӯйпӯши сафолии алюминий, ки дорои графен аст, бахусус омехтаи графен ва нанонайчаи карбон, муқовимати беҳтарини зангзанӣ дорад. Ин аз он сабаб аст, ки сохтори нанонайчаи карбон ва графен метавонад паҳншавии тарқишҳоро самаранок боздорад ва матритсаро муҳофизат кунад.
5. Муҳокима ва хулоса
Тавассути санҷиши муқовимат ба зангзании нанотрубкаҳои карбонӣ ва иловаҳои графен дар рӯйпӯши сафолии алюминий ва таҳлили микросохтори сатҳи рӯйпӯш, хулосаҳои зерин бароварда мешаванд:
(1) Вақте ки вақти зангзанӣ 19 соатро ташкил дод, бо илова кардани 0.2% нанонайчаи карбонии гибридӣ + 0.2% маводи омехтаи графен, зичии ҷараёни зангзанӣ аз 2.890 × 10-6 А / см2 то 1.536 × 10-6 А / см2 афзоиш ёфт, импеданси электрикӣ аз 11388 Ω то 28079 Ω зиёд карда шуд ва самаранокии муқовимат ба зангзанӣ бузургтарин аст, 46.85%. Дар муқоиса бо пӯшиши сафолии алюминии холис, пӯшиши композитӣ бо нанонайчаҳои графен ва карбон муқовимати беҳтари зангзанӣ дорад.
(2) Бо афзоиши вақти ғӯтонидани электролит, электролит ба сатҳи пайванди рӯйпӯш/субстрат ворид шуда, плёнкаи оксиди металлӣ ба вуҷуд меорад, ки воридшавии электролитро ба субстрат бозмедорад. Импеданси электрикӣ аввал кам мешавад ва сипас меафзояд ва муқовимати зангзании рӯйпӯши сафолии алюминийи холис суст аст. Сохтор ва синергияи нанонайчаҳои карбон ва графен воридшавии электролитро ба поён бозмедоранд. Ҳангоми тар кардан ба муддати 19,5 соат, импеданси электрикии рӯйпӯше, ки дорои маводи нано мебошад, мутаносибан 22,94%, 25,60% ва 9,61% коҳиш ёфт ва муқовимати зангзании рӯйпӯш хуб буд.
6. Механизми таъсири муқовимати зангзании рӯйпӯш
Тавассути каҷи Тафел ва каҷи тағйирёбии арзиши импеданси электрикӣ, муайян карда шуд, ки рӯйпӯши сафолии алюминий бо графен, нанонайчаҳои карбон ва омехтаи онҳо метавонад муқовимати зангзании матритсаи металлиро беҳтар кунад ва таъсири синергетикии ин ду метавонад муқовимати зангзании рӯйпӯши сафолии часпандаро боз ҳам беҳтар созад. Барои омӯзиши минбаъдаи таъсири иловаҳои нано ба муқовимати зангзании рӯйпӯш, морфологияи сатҳи микрои рӯйпӯш пас аз зангзанӣ мушоҳида карда шуд.
Расми 5 (A1, A2, B1, B2) морфологияи сатҳи пӯлоди зангногири 304 ва сафолҳои алюминийи холисро бо пӯшонидашуда пас аз зангзанӣ бо андозаи гуногун нишон медиҳад. Расми 5 (A2) нишон медиҳад, ки сатҳи пас аз зангзанӣ ноҳамвор мешавад. Барои субстрати луч, пас аз ғӯтондан дар электролит дар рӯи замин якчанд чоҳҳои калони зангзанӣ пайдо мешаванд, ки нишон медиҳад, ки муқовимати зангзании матритсаи металли луч суст аст ва электролит ба осонӣ ба матритса ворид мешавад. Барои рӯйпӯши сафолҳои алюминийи холис, тавре ки дар расми 5 (B2) нишон дода шудааст, гарчанде ки каналҳои зангзании сӯрохдор пас аз зангзанӣ ба вуҷуд меоянд, сохтори нисбатан зич ва муқовимати аълои зангзании рӯйпӯши сафолҳои алюминийи холис воридшавии электролитро самаранок манъ мекунад, ки сабаби беҳтар шудани импеданси рӯйпӯши сафолҳои алюминийро шарҳ медиҳад.
Морфологияи сатҳи mwnt-cooh-sdbs, рӯйпӯшҳое, ки дорои 0,2% графен ва рӯйпӯшҳое, ки дорои 0,2% mwnt-cooh-sdbs ва 0,2% графен мебошанд. Дидан мумкин аст, ки ду рӯйпӯше, ки дорои графен дар расми 6 (B2 ва C2) мебошанд, сохтори ҳамвор доранд, пайванди байни зарраҳо дар рӯйпӯш сахт аст ва зарраҳои агрегатӣ бо часпак сахт печонида шудаанд. Гарчанде ки сатҳ аз ҷониби электролит эрозия мешавад, каналҳои сӯрохии камтар ба вуҷуд меоянд. Пас аз зангзанӣ, сатҳи рӯйпӯш зич аст ва сохторҳои нуқсон каманд. Барои расми 6 (A1, A2), бо сабаби хусусиятҳои mwnt-cooh-sdbs, рӯйпӯш пеш аз зангзанӣ сохтори якхелаи сӯрохии тақсимшуда мебошад. Пас аз зангзанӣ, сӯрохиҳои қисми аслӣ танг ва дароз мешаванд ва канал амиқтар мешавад. Дар муқоиса бо расми 6 (B2, C2), сохтор нуқсонҳои бештар дорад, ки бо тақсимоти андозаи арзиши импеданси рӯйпӯш, ки аз санҷиши зангзании электрохимиявӣ ба даст оварда шудааст, мувофиқат мекунад. Ин нишон медиҳад, ки рӯйпӯши сафолии алюминий, ки дорои графен аст, бахусус омехтаи графен ва нанонайчаи карбон, муқовимати беҳтарини зангзанӣ дорад. Ин аз он сабаб аст, ки сохтори нанонайчаи карбон ва графен метавонад паҳншавии тарқишҳоро самаранок боздорад ва матритсаро муҳофизат кунад.
7. Муҳокима ва хулоса
Тавассути санҷиши муқовимат ба зангзании нанотрубкаҳои карбонӣ ва иловаҳои графен дар рӯйпӯши сафолии алюминий ва таҳлили микросохтори сатҳи рӯйпӯш, хулосаҳои зерин бароварда мешаванд:
(1) Вақте ки вақти зангзанӣ 19 соатро ташкил дод, бо илова кардани 0.2% нанонайчаи карбонии гибридӣ + 0.2% маводи омехтаи графен, зичии ҷараёни зангзанӣ аз 2.890 × 10-6 А / см2 то 1.536 × 10-6 А / см2 афзоиш ёфт, импеданси электрикӣ аз 11388 Ω то 28079 Ω зиёд карда шуд ва самаранокии муқовимат ба зангзанӣ бузургтарин аст, 46.85%. Дар муқоиса бо пӯшиши сафолии алюминии холис, пӯшиши композитӣ бо нанонайчаҳои графен ва карбон муқовимати беҳтари зангзанӣ дорад.
(2) Бо афзоиши вақти ғӯтонидани электролит, электролит ба сатҳи пайванди рӯйпӯш/субстрат ворид шуда, плёнкаи оксиди металлӣ ба вуҷуд меорад, ки воридшавии электролитро ба субстрат бозмедорад. Импеданси электрикӣ аввал кам мешавад ва сипас меафзояд ва муқовимати зангзании рӯйпӯши сафолии алюминийи холис суст аст. Сохтор ва синергияи нанонайчаҳои карбон ва графен воридшавии электролитро ба поён бозмедоранд. Ҳангоми тар кардан ба муддати 19,5 соат, импеданси электрикии рӯйпӯше, ки дорои маводи нано мебошад, мутаносибан 22,94%, 25,60% ва 9,61% коҳиш ёфт ва муқовимати зангзании рӯйпӯш хуб буд.
(3) Аз сабаби хусусиятҳои нанонайчаҳои карбонӣ, рӯйпӯше, ки танҳо бо нанонайчаҳои карбон илова карда мешавад, пеш аз зангзанӣ сохтори якхелаи сӯрохдор дорад. Пас аз зангзанӣ, сӯрохиҳои қисми аслӣ танг ва дароз мешаванд ва каналҳо амиқтар мешаванд. Рӯйпӯше, ки графен дорад, пеш аз зангзанӣ сохтори ҳамвор дорад, омезиши байни зарраҳо дар рӯйпӯш наздик аст ва зарраҳои агрегатӣ бо часпак сахт печонида шудаанд. Гарчанде ки сатҳ пас аз зангзанӣ аз ҷониби электролит вайрон мешавад, каналҳои сӯрохдор каманд ва сохтор ҳанӯз ҳам зич аст. Сохтори нанонайчаҳои карбонӣ ва графен метавонад паҳншавии тарқишҳоро самаранок боздорад ва матритсаро муҳофизат кунад.
Вақти нашр: 09 марти соли 2022