ايجاد و ارزيابي نانو پوشش هاي گرافن به منظور كنترل اكسيداسيون و حفظ درخشندگي مس در دماهاي پائين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

دكتري

در اين پژوهش، نانوپوشش¬هاي شفاف گرافن جهت محافظت از مس در برابر اكسيداسيون در دماهاي پائين مورد استفاده قرارگرفت و نقش اين پوششها بر حفظ درخشندگي و جلوگيري از تغيير رنگ مس ارزيابي شد. براي اين منظور، پوششهاي گرافن تكلايه و چندلايه با استفاده از فرايند رسوب شيميايي بخار (CVD) بر زيرلايه مس اعمال شد. پوششها قبل و بعد از آزمون اكسيداسيون با استفاده ازآناليز رامان، طيف سنجي فوتوالكترون پرتو ايكس، ميكروسكوپ نيروي اتمي، ميكروسكوپ‌هاي نوري و الكتروني روبشي مشخصه¬يابي شدند. علاوه بر اين، تغييرات رنگ به¬دليل تشكيل اكسيدهاي مس در فضاي رنگ CIE-L*a*b* و درصد بازتاب در محدوده طيف مرئي مطالعه شد. نتايج نشان داد كه پوشش شفاف گرافن تكلايه و چندلايه مي¬تواند خواص ظاهري مس را قبل ازاكسيداسيون يا قرار گرفتن در معرض هوا حفظ كند. نتايج آزمايش¬هاي اكسيداسيون در دماي C200° نشان داد كه مس با پوشش گرافن تكلايه تا 2 ساعت پس از اكسيداسيون تغيير رنگ قابل ملاحظهاي را نشان نمي¬دهد، اين در حالي است كه در مس بدون پوشش، پس از گذشت 15 دقيقه از شروع اكسيداسيون تغيير رنگ به¬راحتي قابل تشخيص است. علاوه بر اين، نتايج نشان داد كه كنترل اندازه دانه گرافن نقش مهمي در كنترل اكسيداسيون و در نتيجه حفظ رنگ مس دارد. نتايج رنگ سنجي و طيف بازتابي در نمونههاي مس با پوشش گرافن چندلايه نشان داد كه گرافن چندلايه مي تواند اكسيداسيون مس و درنتيجه تغيير رنگ آن را تا 4 ساعت پس از اكسيداسيون به تأخير بيندازد. در اين مطالعه تأثير دسته‌هاي پله‌اي مس، كه در حين سنتز گرافن روي سطح مس ايجاد ميشود بر مقاومت به اكسيداسيون گرافن و تأثير آن‌‌ها بر ايجاد چروكهاي گرافن مورد بررسي قرارگرفت. نتايج تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي حاكي از آن است كه تعداد لايه‌هاي گرافن بر توزيع دستههاي پله¬اي مس تأثير مي‌گذارد. نتايج مشاهدات نشان داد كه چروك هاي گرافن عمدتاً عمود بر دسته هاي پله اي مشاهده مي¬شوند. علاوه بر اين، مشخص شد كه ايجاد دستههاي پلهاي مس نه تنها باعث ايجاد ترك يا آسيب به لايه گرافن نميشود، بلكه مي تواند تنشهاي داخلي گرافن را كاهش دهند و منجربه كاهش تراكم چروكهاي گرافن شود. به¬منظور بررسي اثر حفاظتي پوشش¬هاي گرافن چندلايه و تكلايه در معرض محيط، نمونه¬ها به¬مدت يكسال در دماي متوسط C21° و رطوبت نسبي 48% قرار داده شدند. نتايج پروب كلوين روبشي براي اندازه¬گيري پتانسيل سطح حاكي از آن بود كه بر خلاف گرافن تك¬لايه پوشش داده شده بر سطح مس و مس بدون پوشش، پتانسيل سطحي براي مس با پوشش گرافن چندلايه پس از يك سال قرار گرفتن در معرض اتمسفر تقريباً ثابت مانده است. طبق نتايج اين پژوهش، پوشش چندلايه گرافن يك پوشش مقاوم در برابر اكسيداسيون اتمسفري است كه مي‌تواند رنگ فلز مس را پس از قرار¬گرفتن در معرض محيط حداقل به¬مدت يك¬سال حفظ كند.

220003

مهندسي مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان