21162

۲۱۱۶۲

ساخت ايروژل هيبريدي گرافن/ مگنتيت و بررسي خواص مكانيكي و حرارتي آن

كارشناسي ارشد

مهندسي نانو - فناوري نانومواد

۹۸-۹۹

۱۳۹۸/۰۷/۱۰

دكتر ميثم جلالي

فناوري هاي نوين

در اين پژوهش ايروژل گرافن با استفاده از اكسيد گرافن و تري سديم سيترات به عنوان عامل احيا كننده و با روش هيدروترمال تهيه شد. سپس ايروژل‌هاي هيبريدي گرافن-مگنتيت در مقادير مختلف10، 20 و 30 درصد وزني مگنتيت نسبت به وزن اكسيد گرافن توليد شدند. سوسپانسيون پايدار حاوي گرافن اكسيد و نانوذرات مگنتيت به منظور ساخت ايروژل هيبريدي گرافن-Fe3O4 از طريق فرآيند خودآرايي الكترواستاتيك آماده شد. نتايج روش‌هاي مشخصه‌يابي‌هاي مختلف، احياي اكسيد گرافن را به خوبي نشان دادند. در اثر ساخت هيبريد پايدار GO-Fe3O4، نانوذرات مگنتيت توسط صفحات گرافني كپسوله شدند كه اين امر توسط تصاوير ميكروسكپي تاييد شدند. با انجام آناليز TGA مشاهده شد كه نمونه ايروژل هيبريدي گرافن-10 درصد مگنتيت تا دماي°C 600 مقدار 30% كاهش وزن از خود نشان داده است كه نسبت به نمونه گرافن ايروژل با مقدار 45% كاهش وزن كمتر بوده است. همچنين در طي آزمون‌ مكانيكي استحكام فشاري نمونه ايروژل هيبريدي گرافن-10 درصد مگنتيت به اندازه ۲.۱۸ برابر نسبت به گرافن ايروژل بيشتر بود . نمونه گرافن ايروژل و ايروژل هيبريدي گرافن مگنتيت تا كرنش 80 درصد فشرده و پس از باربرداري، به طور كامل در بازه‌ي زماني يك الي سه دقيقه به ارتفاع اوليه خود ( ارتفاع پيش از بارگزاري نيرو) بازگشتند. استحكام فشاري در كرنش 80 درصد براي ايروژل گرافني و ايروژل هيبريدي حاوي 10، 20 و 30 درصد وزني مگنتيت برابر با ۵.۹۳، ۱۲.۹۶، ۶.۸۵، kPa ۶.۳۷ بود كه نمونه هيبريدي حاوي 10 درصد مگنتيت بهترين رفتار را از خود نشان داد. افزودن نانو ذرات Fe3O4 ظرفيت عايق حرارتي بودن آيروژل هيبريدي گرافن مگنتيت را افزايش داد. رفتار انتقال حرارت نمونه‌هاي ايروژلي از طريق بررسي رفتار تابشي نمونه در حين گرمايش و سرمايش نشان مي‌دهد كه نمونه ايروژل هيبريدي گرافن- 10 درصد مگنتيت در مقايسه با ايروژل گرافن داراي نرخ گرمايش و سرمايش كمتري است.

1398/07/19

Fabrication of graphene / magnetite hybrid aerogel and investigation mechanical and thermal properties

10/1/2020 12:00:00 AM

In this study, Graphene aerogel was prepared by using Graphene oxide and trisodium citrate as reducing agent by hydrothermal method. Graphene-magnetite hybrid aerogels were then produced in different amounts of 10,20 and 30 wt% magnetite relative to Graphene oxide weight. A stable suspension containing Graphene oxide and magnetite nanoparticles was prepared to fabricate Graphene-Fe3O4 hybrid aerogel by electrostatic self-assembly process. The results of various analyzes showed the reduction of Graphene oxide. Due to the stable GO-Fe3O4 hybrid, magnetite nanoparticles were encapsulated by Graphene plates, which was confirmed by microscopic images. TGA analysis showed that grapheme-10% magnetite hybrid aerogel showed a 30% weight loss up to 600 ° C, which was 45% less than Graphene aerogel sample. Also during the mechanical test the compressive strength of 10% magnetite-Graphene hybrid aerogel sample was 2.18 times higher than that of Graphene aerogel. The Graphene aerogel sample and the magnetite Graphene hybrid aerogel were compressed to 80% strain and returned completely to their initial height within one to three minutes after loading. The compressive strength at 80% strain for Graphene aerogels and hybrid aerogels containing 10, 20 and 30% by weight of magnetite was 5.93, 12.96, 6.85, 6.37 kPa, respectively. The heat transfer behavior of the aerogel samples was evaluated by examining the radiative behavior of the sample during heating and cooling. Graphene-10% magnetite hybrid aerogel sample had lower heating and cooling rates than Graphene aerogel. Therefore the addition of Fe3O4 nanoparticles increased the thermal insulation capacity of grapheme magnetite hybrid aerogel.