home Productietechnologie Fabricage-apparatuur
Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Industrial materials >> Nanomaterialen

Gecontroleerde microstructuur en mechanische eigenschappen van Al2O3-gebaseerde nanokoolstofcomposieten vervaardigd door elektrostatische assemblagemethode

Abstract

Dit werk rapporteert over de microstructuur-gecontroleerde vorming van onderling verbonden koolstofgelaagde Al2 O3 keramiek met behulp van koolstof nanodeeltjes (CNP)-alumina (Al2 O3 ) composietdeeltjes. De Al2 O3 microdeeltjes die in dit onderzoek werden gebruikt, werden verkregen door granulatie van Al2 . van nanoformaat O3 nanodeeltjes met een gemiddelde diameter van 150 nm. Dan, CNP-Al2 O3 composiet werd vervaardigd met behulp van een elektrostatische assemblagemethode met behulp van het gegranuleerde Al2 O3 en CNP. De decoratie van CNP op het oppervlak van gegranuleerd Al2 O3 werd onderzocht als een functie van de primaire deeltjesgrootte en het dekkingspercentage met behulp van een vaste hoeveelheid CNP. Met name een onderling verbonden laag koolstofdeeltjes op het grensvlak van Al2 O3 die lijken op de korrelgrenzen werd verkregen. De mechanische eigenschappen van de monsters verkregen met verschillende deeltjesgrootte en CNP-dekking op Al2 O3 Er werden ook deeltjes onderzocht die de mogelijkheid boden om de mechanische eigenschappen te beheersen door middel van microstructureel ontwerp van composiet keramische materialen.

Inleiding

Het is algemeen bekend dat aluminiumoxide (Al2 O3 ) bezit goede eigenschappen zoals hoge hardheid, uitstekende slijtvastheid en hoge chemische stabiliteit. Aan de andere kant zijn de nadelen van aluminiumoxide de slechte breuktaaiheid, lage sterkte bij verhoogde temperatuur en slechte thermische schokbestendigheid [1]. Dit heeft geleid tot intensief onderzoek naar de ontwikkeling van nanocomposiet op basis van aluminiumoxide op micro- en nanoschaal. Van functionele keramische composieten met goed gedispergeerde nanodeeltjes in de keramische matrix wordt gemeld dat ze niet alleen de mechanische eigenschappen verbeteren, zoals breuksterkte, breuktaaiheid, vermoeidheid en slijtvastheid, maar ook de elektrische, magnetische, thermische en optische eigenschappen [2. ,3,4,5,6,7]. Om de mechanische eigenschappen van keramiek te verbeteren en te beheersen, zijn microstructurele porositeit [8, 9], toevoeging van additieve vulstoffen [10] en warmtebehandelingsprofielen [11, 12] gebruikt en gerapporteerd. Dit toont aan dat door het controleren van de microstructuur van Al2 O3 , de gewenste mechanische eigenschappen van Al2 O3 keramiek kon worden verkregen. Het meeste gerapporteerde werk gebruikte echter alleen de eenvoudige methode van Al2 O3 poeders mengen voorafgaand aan sinteren wat onvoldoende is om een ​​goede controle te krijgen over de microstructuur en het ontwerp van Al2 O3 keramiek, wat resulteert in een slechte beheersbaarheid van de mechanische eigenschappen. Bij de vorming van nanocomposiet door een conventionele mengmethode, blijft het een enorme uitdaging om een ​​homogene decoratie van additiefdeeltjes van nanogrootte op een aangewezen primair deeltje te verkrijgen vanwege de agglomeratie van additiefdeeltjes. De ongelijkmatige verdeling veroorzaakt door de agglomeratie zou dan leiden tot nadelige effecten op het microstructurele ontwerp en de eigenschappen van een keramisch composiet. Daarom werd in deze studie een nieuwe methode via bottom-up assemblage met behulp van een elektrostatische adsorptiemethode gebruikt om de haalbaarheid aan te tonen om een ​​goede microstructurele controle en ontwerp te verkrijgen waardoor gecontroleerde gewenste eigenschappen kunnen worden geïntroduceerd in Al2 O3 keramiek, zoals optische, elektrische en mechanische eigenschappen. Als een van de mogelijke toevoegingen voor Al2 O3 keramische composieten, verschillende vormen van koolstofmaterialen van nanoformaat, zoals vezels (carbon nanotube (CNT), nanofiber) en plaatachtig (grafeen), evenals deeltjes zijn ontwikkeld. Dit maakt de toepassing van op koolstof gebaseerde materialen mogelijk als additief voor de fabricage van materialen, wat recentelijk is gerapporteerd.

Bij de ontwikkeling van op koolstof gebaseerde aluminiumoxidecomposiet, hebben Kumari et al. rapporteerde de verbetering van de thermische geleidbaarheid van koolstof nanobuis (CNT)-aluminiumoxide composiet van 60 tot 318% vergeleken met puur aluminiumoxide door het gewichtspercentage van CNT-toevoeging en sintertemperatuur te veranderen [4]. Daarnaast hebben veel onderzoekers, vanwege de uitzonderlijke tribologische eigenschappen van op koolstof gebaseerde composietmaterialen voor toepassingen zoals energieopwekking, transport en productie, hun interesse gericht op de ontwikkeling van op koolstof gebaseerde composieten [13, 14]. Van keramiek met koolstofversterkte oppervlakken is gemeld dat ze een verbeterde slijtvastheid en een verminderde wrijvingscoëfficiënt vertonen. Ondanks controversiële rapporten over mechanische sterkteverbetering met behulp van koolstofnanovezel (CNF) op aluminiumoxide en zirkoniumoxide, hebben de meeste auteurs melding gemaakt van verbetering van de mechanische eigenschappen. Een recente studie van CNT over de kruipeigenschap van aluminiumoxide trok een tegengestelde conclusie, aangezien is gemeld dat, afhankelijk van de toegevoegde hoeveelheid CNT, de kruipsterkte kan worden versterkt of verzwakt als gevolg van een belemmering van het verschuiven van de korrelgrens of bevordering van de korrelgrens diffusie of glijden, respectievelijk [15]. Ondertussen hebben Crepo et al. rapporteerde dat met grafeenoxide versterkt aluminiumoxide composiet een betere kruipweerstand vertoont dan met CNF versterkt aluminiumoxide [16]. Vanwege de uitstekende smerende eigenschappen van grafiet zijn op koolstof gebaseerde materialen ook een goede kandidaat voor het aanbrengen van vaste smeermiddelen. Tijdens droge wrijving wordt gemeld dat op koolstof gebaseerde composieten een smerende film genereren door de afschilfering van koolstof en de opname ervan met het keramische afval over het aangetaste contactgebied [13]. Het meeste van het gerapporteerde werk omvat echter het gebruik van tongmenging door ofwel ultrasoon mengen van suspensies of conventioneel mechanisch frezen, en er is geen werk aangetoond met betrekking tot de gecontroleerde decoratie van koolstofmaterialen op keramiek, wat leidt tot de vorming van microstructuur-gecontroleerde koolstof- gebaseerde keramiek. Daarom is in deze studie CNP-Al2 O3 composieten werden vervaardigd met behulp van elektrostatische adsorptie-assemblage die meer beheersbaarheid biedt in de composietassemblage en het ontwerp. De Al2 O3 microdeeltjes die in dit werk werden gebruikt, werden verkregen met behulp van controlegranulatie van Al2 van nanoformaat O3 deeltjes. Vervolgens wordt het gegranuleerde Al2 O3 verkregen microdeeltjes werden gebruikt voor de vorming van koolstof CNP-Al2 O3 composiet. Het onderzoek werd systematisch uitgevoerd door de hoeveelheid koolstofnanobolletjes te variëren van 0,3, 0,6 en 1,0 vol% (volumepercentage) en de gemiddelde grootte van de gebruikte aluminiumoxidedeeltjes. De mechanische eigenschappen van op koolstof gebaseerde composietmonsters werden vervolgens gekarakteriseerd en vergeleken met een monolithisch aluminiumoxidemonster met behulp van een driepuntsbuig- en inkepingstest. Ook de onderlinge correlatie tussen de verkregen microstructuur en mechanische eigenschappen wordt besproken en toegelicht.

Methoden

Nanodeeltjes van aluminiumoxide met een gemiddelde diameter van 150 nm werden gekocht bij Taimei Kagaku Kogyo Co. en gebruikt als voorloper om gegranuleerd Al2 te verkrijgen O3 microdeeltjes. De granulatie werd uitgevoerd met behulp van sproeidrogen van een mengsel van Al2 O3 microdeeltjes met acrylbindmiddel. De Al2 O3 microdeeltjes werden vervolgens gezeefd om drie verschillende gemiddelde diameters van 37, 62 en 98 m te verkrijgen die vervolgens als de primaire deeltjes werden gebruikt. CNP met een gemiddelde diameter van 260 nm werd gekocht bij Tokai Carbon Co. en gebruikt als de additieve nanodeeltjes. Omdat CNP hydrofoob is en niet dispergeerbaar in een waterig medium, werd het eerst gedispergeerd in SDC-oplossing (natriumdeoxycholaat) en vervolgens onderworpen aan een hydrofilisatiebehandeling voor de daaropvolgende coating. Veertig milliliter van een 0,1 wt% SDC-oplossing werd toegevoegd aan 1  g CNP en gedispergeerd door ultrasone trillingen gedurende 30 min. Vervolgens werd de oplossing gecentrifugeerd en driemaal gewassen met ionenuitwisselingswater, wat werd uitgevoerd door het water met een mixer te roeren. Daarna werd modificatie van de oppervlaktelading uitgevoerd met behulp van polykation en polyanion. Polydiallyldimethylammoniumchloride (PDDA) (gemiddeld molecuulgewicht 100.000 tot 200.000, Sigma-Aldrich) en polynatriumstyreensulfonaat (PSS) als polyanion (gemiddeld molecuulgewicht 70.000, Sigma-Aldrich) werden respectievelijk als polykation en polyanion gebruikt. Daarna werden de SDC-gecoate CNP vervolgens afwisselend ondergedompeld in PDDA, PSS en PDDA om een ​​stabiele positieve oppervlaktelading te induceren. Na het adsorptieproces werd de resterende suspensie gedroogd en vervolgens verzameld. In het eerste onderzoek, de Al2 O3 deeltjes met een diameter van 62 m werden gebruikt en de haalbaarheid van CNP-dekkingscontrole op Al2 O3 deeltjes werd uitgevoerd. Het volumepercentage toegevoegd CNP was 0,3, 0,6 en 1,0 vol%. Bij het onderzoek naar het effect van Al2 O3 grootte, werd een vaste 0,6 vol% CNP-toevoeging ingesteld terwijl Al2 O3 deeltjes met verschillende gemiddelde diameters van 37, 62 en 98 m werden gebruikt voor de composietvorming. De CNP-Al2 O3 composietdeeltjes werden eerst uniaxiaal geperst met behulp van een matrijs met een diameter van 12 mm. De toegepaste druk was 300 MPa en de houdtijd was 5 min. Daarna werd de verkregen pellet met h-BN-poeder in een grafietmatrijs gestoken voor het sinteren in de hete pers (Diavac Inc. Ltd.). Pa) bij 1350 °C (opwarmsnelheid van 10 °C/min) gedurende 2 h met een druk van 30 MPa. De morfologieën van de CNP-Al2 O3 composieten en de verkregen gesinterde microstructuur werden waargenomen met behulp van een S-4800 Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM, Hitachi S-4800). De zeta-potentiaal werd gemeten met behulp van een Otsuka Electronics Co. Ltd., ELSZ-1 en Micro Tech Nission, ZEECOM Co. Ltd. Wat de bepaling van de mechanische eigenschappen betreft, werd de elasticiteitsmodulus van het verkregen monster gemeten met behulp van een 3-punts buigtest . Het monster werd eerst in een strookvormig testvel gesneden en de afmeting werd fijn afgesteld met behulp van een vlakslijpmachine. De afmeting van het bereide proefstuk was 3 × 4 × 40 mm. Daarna werd gepolijst met 0,5 mm aluminiumoxide en diamantpasta met een graad van respectievelijk 30 en 9 m. De 3-punts buigtest werd gemeten met een compacte tester van het type Instron. Ten eerste de spanning (σ ) werd berekend met behulp van Vgl. 1 waar, l , b , en h zijn de spanafstand en afmetingen van elk proefstuk, terwijl P geeft de lading weer. Vervolgens werd de relatie tussen spanning en rek uitgezet en werd de elasticiteitsmodulus berekend uit de helling van de kleinste kwadraten. De kruiskopsnelheid werd getest bij 0,02 mm/min en de spanwijdte bij 30 mm.

$$ \sigma =\frac{3 lP}{2 bh} $$ (1)

De hardheidseigenschappen van het composietmonster werden verder geëvalueerd met behulp van inkepingen. De gebruikte Rockwell-indenter bestond uit een diamant (E ik = 1050 GPa, υ = 0,20) met een nominale kromtestraal, R = 200 ingebed in een conische punt met een tophoek van 120°. De indenter werd geplaatst in een Instron-type tester (Sanwa Instruments) en werd met een kruiskopsnelheid van 0,05 mm/sec ingedreven tot een vaste diepte (20 µm). De belasting die tijdens het inspringen werd verkregen, werd gemeten met een load cell (TCLZ-100KA, Tokyo Gakko) en de diepte van de inkeping werd gemeten met een contactloze elektrostatische verplaatsingsmeter (VE-222, Ono Sokki).

Resultaten en discussie

Figuur 1 toont de zeta-potentiaal van de oppervlaktelading van Al2 O3 deeltjes en CNP na afwisselende coatings van PDDS en PSS, dienovereenkomstig. Er kon worden waargenomen dat het aluminiumoxide en CNP een zeta-potentiaal van respectievelijk + -55 en -55  mV vertoonden na drie lagen coating. Het bereikte zeta-potentieel na drie lagen coating op zowel CNP als Al2 O3 microdeeltjes was stabiel. De oppervlaktemorfologieën van de CNP-Al2 O3 composieten met verschillende 0,3, 0,6 en 1,0 vol% CNP-toevoeging worden getoond in de SEM-afbeeldingen van Fig. 2. Uit de SEM-afbeeldingen met een hogere vergroting kan duidelijk worden waargenomen dat de hoeveelheid CNP die wordt geadsorbeerd op het oppervlak van Al 2 O3 deeltje nam toe met een hoger volumepercentage CNP-toevoeging. Het is belangrijk op te merken dat de CNP homogeen verdeeld zijn over de Al2 O3 oppervlak zonder tekenen van agglomeratie, wat het voordeel van de EA-methode uitbeeldt om een ​​gelijkmatige en uniforme verdeling te verkrijgen. De deeltjesgrootte van het waargenomen CNP is ongeveer 260 nm. Door de toevoeging van CNP vast te stellen op 0,6 vol% en de grootte van de Al2 . te variëren O3 microdeeltjes van 37, 62 en 98 m, de verdelingen van CNP op het oppervlak van Al2 O3 deeltje worden getoond in de SEM-afbeeldingen in Fig. 3. Uit de observatie van de SEM-afbeeldingen kon worden gezien dat naarmate de diameter van de deeltjesgrootte toenam, de hoeveelheid CNP die op het oppervlak werd geadsorbeerd dienovereenkomstig toenam. Als grotere Al2 O3 deeltjes hebben een lager totaal oppervlak vergeleken met het kleinere Al2 O3 deeltjes, is het collectieve oppervlak dat beschikbaar is voor de adsorptie van CNP ook lager in vergelijking met kleinere Al2 O3 deeltjes. Daarom werd met een constante toevoeging van 0,6 vol% CNP een grotere hoeveelheid CNP geadsorbeerd op het lagere totale oppervlak van grotere Al2 O3 deeltjes. Als gevolg hiervan wordt de hoeveelheid CNP die wordt geadsorbeerd op de Al2 O3 het oppervlak neemt toe met de diameter van Al2 O3 deeltjes die leidden tot een hogere dichtheid van CNP-adsorptie op het oppervlak van 98  μm Al2 O3 deeltjes. Aan de andere kant, naarmate de deeltjesgrootte kleiner werd, nam het beschikbare totale oppervlak dat toegankelijk is voor CNP-adsorptie op Al2 O3 verhoogd en daarom wordt een schaarse verdeling van CNP waargenomen vanwege de onvoldoende hoeveelheid CNP in de suspensie (met een vaste 0,6 vol%). De gesinterde microstructuur verkregen met behulp van de CNP-Al2 O3 composiet en hoge vergroting op het grensvlak zoals getoond in Fig. 4. Uit het SEM-beeld in Fig. 4a kan worden gezien dat de verkregen microstructuur de vorm weerspiegelt van de verkregen CNP-Al2 O3 composiet. Het is opmerkelijk dat de korrelgrenzen met elkaar verbonden zijn en een netwerk vormen langs de korrelgrenzen. Uit de waarneming van het CNP-netwerk dat wordt gevormd langs de korrelgrenzen, de homogeniteit van de CNP-verdeling op het oppervlak van Al2 O3 deeltjes kunnen worden bepaald. Dit resultaat toont aan dat het haalbaar is om een ​​microstructuur-gecontroleerd composietmateriaal te verkrijgen door de composietprecursor te ontwerpen. Uit het SEM-beeld met hogere vergroting in Fig. 4b, de aanwezigheid van een koolstoflaag tussen het grensvlak van de Al2 O3 korrelgrens kan worden waargenomen. Dit toont aan dat het sinteren van de CNP tussen de Al2 O3 deeltjes tijdens het sinteren in de hete pers leidden tot de vorming van een gelijkmatige coating van een koolstoflaag langs de korrelgrenzen. Het is ook belangrijk op te merken dat de Al2 O3 De verkregen matrix is ​​dicht en goed gesinterd zonder waarneming van poriën zoals getoond in Fig. 4b. Dit komt door de vorming van dicht opeengepakt gegranuleerd Al2 O3 nanodeeltjes (150  nm) die een goede sinterbaarheid mogelijk maken, wat de nieuwe techniek van dit werk aantoonde. De elastische moduli van de CNP-Al2 O3 composiet verkregen met behulp van een 3-punts buigtest uitgezet als een functie van Al2 O3 deeltjesgrootte en oppervlaktedekkingspercentage worden getoond in Fig. 5. Uit Fig. 5a, de vertoonde elasticiteitsmodulus van het monster vervaardigd met behulp van Al2 O3 alleen deeltjes is ongeveer 390  GPa, wat consistent is met de resultaten gerapporteerd op polykristallijn Al2 O3 wat tussen 300 en 400 GPa ligt [6, 12]. Het bereiken van deze elasticiteitsmoduluswaarde komt overeen met de SEM-waarneming waarbij een goede microstructuur en verdichting werd bereikt met behulp van gegranuleerd Al2 O3 nanodeeltjes. In de studie van Ashizuka et al. wat betreft het effect van porositeit op de mechanische eigenschappen van aluminiumoxidekeramiek, is de elasticiteitsmodulus van keramiek zonder porositeit (0%) iets lager bij ongeveer 380 GPa [17]. Wat betreft de elasticiteitsmoduli van de CNP-Al2 O3 composieten, kan worden gezien dat de eigenschap kan worden gecontroleerd omdat deze lineair afnam met ofwel een hoger volumepercentage toevoeging van CNP of een toename in de Al2 O3 deeltjesgrootte. Een vergelijkbare trend werd ook waargenomen in het werk van Shin et al., waar de elastische moduli van hun gereduceerde grafeenoxide en enkelwandige CNT-aluminiumoxide-composieten werden verminderd door het additiefgehalte te verhogen [6]. Als beide factoren (hoeveelheid CNP en deeltjesgrootte van Al2 O3 ) grote invloed op het specifieke oppervlak en leidde tot grotere adsorptie van CNP op de Al2 O3 deeltjesoppervlak, dit zou het sinteren van Al2 . remmen O3 en een mogelijk slipeffect van de koolstoflaag resulteerde in lagere elastische modules [6]. Deze bevinding komt overeen met die gerapporteerd door Gopalan et al. waar de CNT die in hun composiet werd gebruikt de korrelgroei vertraagde maar geen effect had op het verschuiven van de korrelgrens, wat resulteerde in het optreden van superplasticiteit [15]. Deze bevinding geeft de mogelijkheid aan om de elasticiteitsmodulus van een Al2 . te wijzigen en te regelen O3 keramiek door de microstructurele vorming te beheersen via het ontwerp van de precursorcomposiet die wordt gebruikt bij de vorming van CNP-Al2 O3 . In Fig. 5b, de grafiek van de verkregen elastische moduli als functie van de CNP-dekkingsgraad op Al2 O3 wordt getoond. Er wordt een lineaire correlatie waargenomen tussen de CNP-dekkingsgraad en de elasticiteitsmodulussterkte die verder bevestigen met de bovengenoemde resultaten. Daarom wordt uit deze resultaten aangetoond dat de mechanische eigenschappen van een CNP-Al2 O3 composietkeramiek kan worden geregeld via de CNP-dekkingsgraad door ofwel de hoeveelheid CNP-toevoeging of de deeltjesgrootte van primair Al2 te wijzigen O3 . Bij de bepaling van de microhardheid van de CNP-Al2 O3 samengestelde monsters, een vergelijking tussen pure Al2 O3 en CNP-Al2 O3 monsters vervaardigd met 1,0 vol% CNP-toevoeging met verschillende Al2 O3 deeltjesgrootten van 37, 62 en 98 m werden ondernomen. De verkregen inkepingsresultaten worden getoond in Fig. 6. De verkregen resultaten laten zien dat het zuivere aluminiumoxidemonster de hoogste hardheidswaarde vertoonde, terwijl de hardheid van CNP-Al2 O3 composietmonsters verkleind met grotere Al2 O3 deeltjesgrootte. Dit komt door het lagere totale oppervlak van Al2 O3 wanneer de deeltjesgrootte toeneemt, wat leidt tot een grotere hoeveelheid CNP die op het oppervlak wordt geadsorbeerd. Vervolgens, het hogere bedrag van CNP op de Al2 O3 interface leidde tot verminderde hardheid als gevolg van ofwel de remming van een effectieve sintering tussen de Al2 O3 interface of de slip van de continu verbonden koolstoflaag langs de korrelgrenzen van Al2 O3. Daarom is het cruciaal om een ​​gecontroleerde verdeling van CNP op het oppervlak van Al2 . te hebben O3 om de vorming van een gewenste microstructuur te induceren die leidt tot de gewenste mechanische eigenschappen van CNP-Al2 O3 composiet.

Zeta-potentiaal van oppervlaktelading-gecontroleerd Al2 O3 en koolstof nanodeeltjes

SEM-afbeeldingen van de a 0,3 vol%, b 0,6 vol%, en c 1,0 vol% CNP gecoat op Al2 O3 granulatiedeeltje met een gemiddelde diameter van 62 m

SEM-beelden van de 0,6 vol% CNP gecoat op Al2 O3 granulatiedeeltjes met een gemiddelde diameter van a 37, b 62, en c 98 μm

een Microstructuur van 0,6 vol% CNP-Al2 O3 composiet met Al2 O3 met een gemiddelde diameter van 62 m. b Korrelgrens van CNP-Al2 O3 composiet. Koolstoflaag kon worden waargenomen op het grensvlak tussen de Al2 O3 matrix

Elastische moduli van CNP-Al2 O3 composieten als functie van a matrixdeeltjesgrootte en b CNP-dekking op Al2 O3 deeltjes

Hysteresecurves van indrukbelasting en penetratiediepte van 1,0 vol% CNP-Al2 O3 composieten

Van de inkepingsbelasting (P )-diepte (h ) kromme (P -h curve) tijdens de laad- en ontlaadcyclus, microstructurele verandering en het mechanisme van oppervlaktevervorming konden worden verkregen [18]. De eenvoudige kwadratische vergelijking met inkepingsbelasting (P ) en penetratiediepte (h ) weergegeven in Vgl. 2 kan worden gebruikt voor de analyse van het laadproces [18,19,20].

$$ P\propto {h}^2 $$ (2)

Het laden van monolithisch Al2 O3 toonde een correlatie aan met de P -h kromme vergelijkbaar met de kwadratische Vgl. 2 terwijl CNP-Al2 O3 composiet vervaardigd met Al2 O3 deeltje met de grootte van 37 en 62 m vertoonde een lineaire met afwijkende curve van de monolithische Al2 O3 laadcurve resp. Dit duidt op de aanwezigheid van CNP binnen de microstructuur (op het grensvlak van de korrelgrens), wat resulteerde in lokale vervorming langs de korrelgrenzen. Wat betreft CNP-Al2 O3 composiet vervaardigd met Al2 O3 met een deeltjesgrootte van 98 m resulteerde de hoge dichtheid van CNP aan de korrelgrenzen in discontinuïteit van P -h hysteresecurve en vertoonde de laagste hardheid vanwege het optreden van korrelgrensverschuiving of oppervlaktemicrofractuur.

Conclusies

In dit werk, een haalbare gecontroleerde vorming van CNP-Al2 O3 samengesteld door een elektrostatische adsorptiemethode wordt gedemonstreerd. De Al2 O3 gebruikte microdeeltjes werden verkregen door granulatie van Al2 nanoformaat (150  nm) O3 deeltjes die een betere verdichting en sinterbaarheid mogelijk maakten. Bij de vorming van composietkeramiek, parameters met betrekking tot de hoeveelheid CNP (0,3, 0,6, 1,0 vol%) en primair gegranuleerd Al2 O3 microdeeltjesgroottes (37, 62, 92 m) werden onderzocht. Het is aangetoond dat door het beheersen van de hoeveelheid CNP-additieven en Al2 O3 microdeeltjesgrootte, verschillende oppervlaktedekking kunnen worden verkregen, wat leidt tot gecontroleerde microstructuurvorming met verschillende mechanische eigenschappen. Met behulp van de homogene CNP-Al2 O3 composiet, werd een continue onderling verbonden koolstoflaag verkregen langs de korrelgrenzen van Al2 O3 . Een dichte en compacte Al2 O3 matrix werd ook waargenomen vanwege het goede sinteren van Al2 O3 nanodeeltjes. Uit de resultaten van een 3-punts buig- en inkepingstest werd de beheersing van mechanische eigenschappen aangetoond door de dekking van CNP op Al2 aan te passen. O3. De verandering in elasticiteitsmodulus was ofwel te wijten aan de remming van effectief sinteren of het wegglijden van de koolstoflaag gegenereerd op de Al2 O3 koppel. Uit deze studie hebben we de haalbaarheid aangetoond van keramiek microstructureel ontwerp met een onderling verbonden interface met behulp van CNP-Al2 O3 composiet. Deze methode van microstructureel ontwerp biedt meer mogelijkheden en mogelijkheden voor materiaalontwerp door middel van bottom-up assemblage om de gewenste eigenschappen voor een breed scala aan toepassingen te verkrijgen.

Beschikbaarheid van gegevens en materialen

Alle gegevens die tijdens dit onderzoek zijn gegenereerd of geanalyseerd, zijn opgenomen in dit gepubliceerde artikel (en de aanvullende informatiebestanden).

Wijzigingsgeschiedenis

Afkortingen

CNP:

Koolstof nanodeeltjes

PDDA:

Polydiallyldimethylammoniumchloride

PSS:

Polynatriumstyreensulfonaat

SDC:

Natriumdeoxycholaat

SEM:

Scanning elektronenmicroscoop


Nanomaterialen

  • Metaal
  • Hars
  • vezel
  • Samengesteld materiaal
  • Nanomaterialen
  • Polymeer materialen
  • Biologie
  • kleurstof
  • Kruiden
    1. De eigenschappen van hars- en vezelcomposieten en waarom ze nuttig zijn
    2. Paramagnetische eigenschappen van van fullereen afgeleide nanomaterialen en hun polymeercomposieten:drastisch uitpompeffect
    3. Synergetisch effect van grafeen en MWCNT's op microstructuur en mechanische eigenschappen van Cu/Ti3SiC2/C nanocomposieten
    4. Voorbereiding en optische eigenschappen van GeBi-films met behulp van de moleculaire straal-epitaxiemethode
    5. Eenstaps sonochemische synthese en fotokatalytische eigenschappen van grafeen/Ag3PO4 Quantum Dots Composites in één stap
    6. Materiële en optische eigenschappen van fluorescerende koolstof Quantum Dots vervaardigd uit citroensap via hydrothermische reactie
    7. Invloed van pH-aanpassingsparameter voor sol-gelmodificatie op structurele, microstructuur- en magnetische eigenschappen van nanokristallijn strontiumferriet
    8. Onderkoeling van water gecontroleerd door nanodeeltjes en ultrageluid
    9. Cd-vrije Cu-gedoteerde ZnInS/ZnS Core/Shell-nanokristallen:gecontroleerde synthese en fotofysische eigenschappen
    10. Gecontroleerde synthese en selectieve adsorptie-eigenschappen van Pr2CuO4-nanobladen:een discussie over het mechanisme
    11. Eigenschappen van technische materialen:algemeen, fysiek en mechanisch