×
למברנות של נאנו סיבי ארמיד (ANF) יש פוטנציאל יישומי רחב בתחומים רבים עקב תכונותיהן הייחודיות. עם זאת, כיצד להגביר את החוזק המכאנלי שלהן תוך הפחתת המוליכות התרמלית הפך למוקד מחקר עכשווי וchallenge מרכזי בתחום זה. לגישות מסורתיות יש מגבלות בולטות ביצירת רשתות קשרי מימן חזקות כדי לשפר את תפקוד המברנות של ANF; לפיכך, קיימת צמא לstrategies חדשות כדי למטב את המבנה והביצועים של מברנות ANF.
הוא מציג את תהליך ההכנה של pAMNFs (תהליך הדפרוטונציה של pANFs → pANFs/PMIA → pAMNFs), מציג את ההשוואה בין מבנה הקשר המימני הדו-ממדי של pANFs למבנה הקשר המימני התלת-ממדי של pAMNFs, מתייג את "מבנה הפיברים הננוניים 'הג'ungle frame'", ומקשר אותו לתרשים הרלוונטי של חוזק מכאנלי.
l אסטרטגיה מרכזית: הצגת אסטרטגיה של "דפרוטונציה כפולה" לטיפול בסיבי אראמיד ננוניים (ANFs) לצורך בניית רשת קשרים מימניים תלת-ממדית.
מגazersים ספקטרוסקופיה באינפרא-אדום עם טרנספורם פורייה (FT-IR) וספектרוסקופיה בקרינת רנטגן של פוטואלקטרונים (XPS) כדי לנתח את המבנה הכימי של פני השטח של הסיבים ולאמת את השינויים בקבוצות פונקציונליות קוטביות.
מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) משמשים לצפייה במיקרוטופוגרפיה של סיבים וממברנות, כדי להבין את אופטימיזציית המבנה.
l מבחנים ביצועיים:
מכונת בדיקה אוניברסלית משמשת לבדיקת מדדי הביצועים המכאניקיים של ממברנות, כגון חוזק בשירה ומודול האלסטיות. מד טווח תרמי לייזר משמש למדידת המוליכות התרמית של הממברנות ולחוות דעת על ביצועי הבידוד התרמי שלהן.
הכולל תמונות של חיישן גובה במדידת כוח אטומי (AFM) (עם נתוני גובה במיקומים שונים המוסברים: 6.2 ננומטר, 14.8 ננומטר, 47.9 ננומטר וכו'), תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) (השוואה של המורפולוגיה המיקרוסקופית בין pANFs ו-pAMNFs-30 בסקלה של 500 ננומטר), עקומות התפלגות גודל הנקב לפי הלחץ היחסי, ועקומות התפלגות נפח הנקב לפי גודל הנקב על פי שיטת Barrett-Joyner-Halenda (BJH), המדגימות את ההבדלים במיקרו-מבנה של שכבת הדק לפני ואחרי הטיפול.
רשת קשרי מימן תלת-ממדית נבנתה בהצלחה. אפקט הדה-פרוטונציה הכפול יצר יותר קבוצות פולריות על פני השטח של ננו-סיבי ארמיד (ANFs), ובכך יצר תנאים נוחים להיווצרות רשת קשרי מימן תלת-ממדית בין סיבים. תוצאות הבדיקה של ספקטרוסקופיית אינפרא אדום טרנספורמציית פורייה (FT-IR) וספקטרוסקופיית פוטואלקטרונים של קרני רנטגן (XPS) הראו שמספר הקבוצות הפונקציונליות הקוטביות על פני השטח של הסיב גדל משמעותית לאחר הטיפול, מה שסיפק אתרים פעילים יותר להיווצרות קשרי מימן ובסופו של דבר הוביל לבנייה מוצלחת של רשת קשרי מימן תלת-ממדית יציבה.
הוא מציג מספר רב של דרכי תרשימים של תכונות מכאניקליות: עקומות מתיחה של מתח-מעוות (השוואה בין pANFs ל-pAMNFs עם תכולות PMIA שונות), גרף של היחס בין תכולת ה-PMIA לתכונות ב-pAMNFs, עקומות של השפעת הטמפרטורה על חוזק/עיקום, ותרשים סכמטי של העברת עומס בインター페이ס בין pANFs ל-pAMNFs-30, ומציג בצורה אינטואיטיבית את האפקט של שיפור התכונות המכאניקליות.
התכונות המכאניקליות מוגזמות משמעותית.
בזכות האפקט התומך של הרשת התלת-ממדית של קשרי מימן, התכונות המכאניקליות של קרן הננופיבר הארומטית (ANF) השתפרו במידה רבה. נתוני ניסויים מראים כי ביחס לקרן הננופיבר הארומטית הלא מעובדת, חוזק המשיכה של הקרן המורכבת (pAMNFs) לאחר טיפול דו-דפרוטוני יכול להשתפר פי כמה וכמה, והמודולוס האלסטי מוגזם אף הוא, מה שמעניק לה יתרון תחרותי גדול יותר ב scenarious יישומים של חומרים בעלי חוזק גבוה.
הכולל ספקטרום של אינפרא אדום עם טרנספורם פורייה (FT-IR) (עם מיקומים של פיקי אופיין כגון עיקום של N-H, מתיחת C=O⋅⋅⋅H ומתיחת N-H ), ספקטרום של אנרגיית קושר של אורביטל C 1s בקרינת רנטגן (XPS), עקומות של פונקציית התפלגות המרחק של קשרי מימן, ועקומות של משך חיים של קשרי מימן לעומת זמן, אשר מאמתים את השינויים במבנה הכימי והגברה של אינטראקציית קשרי מימן לאחר דה-פרוטונציה כפולה.
ה מוליכות התרמית מופחתת משמעותית.
התשתית התלת-ממדית של קשרי מימן יוצרת אפקט של עיכוב ברור על מעבר החום, מה שמוביל להפחתה משמעותית במוליכות התרמית של הממברנה המורכבת (pAMNFs). תוצאות הבדיקה מראות שהמוליכות התרמית של הממברנה הזו יכולה להופחת לרמה נמוכה ביותר, מה שמראה על ביצועים ausgezeichnetים של בידוד תרמי ויש לה פוטנציאל יישום טוב בתחום חומרי הבידוד התרמי.
אופטימיזציה של המבנה הפנימי
תמונות שצולמו באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת (SEM) ומיקרוסקופיית הכוח האטומי (AFM) מראות כי לאחר טיפול דו-פרוטוני, הננו-סיבים האראמידיים (ANFs) במנברנה מסודרים באופן סדיר יותר, והקשרים בין הסיבים צמודים יותר, וсורים מבנה מיקרוסקופי אחיד וצפוף. אופטימיזציה מבנית זו היא אחת הסיבות החשובות לשיפור עקמומיות הסרט וצמצום מוליכותו התרמית.
המוצג כולל גרפי מודולוס אחסון/מודולוס אובדן טמפרטורה, גרפי השוואת מוליכות תרמלית (המוליכות התרמית של pAMNFs-30 היא נמוכה ככל 0.0626 וואט·מ"ק⁻¹·קלווין⁻¹), גרפי אנליזה תרמית גרווימטרית (TG), גרפי השוואת חוזק ספציפי מול קשיות של חומרים שונים, וכן השוואות שינוי ביצועים בין pAMNFs-30 ו-pANFs לאורך תקופות זמן שונות, תוך הדגשת היתרונות המכאניקליים והתרמיים של הסרט הדק.
האסטרטגיה של "דפורטונציה כפולה", שהוצעה במחקר זה, בונה בהצלחה רשת אינטראקציה תלת-ממדית של קשרי מימן במברנות ננופיבר אראמיד (ANF). פעולה זו לא רק שמשפרת באופן משמעותי את העמידות המכאנית של המברנות, אלא גם מורידה בצורה ניכרת את המוליכות התרמית שלהן. השיטה מציגה תפעול פשוט ותוצריות מרשימות, ומספקת גישה חדשה לאופטימיזציה של תכונות חומרי ננופיבר אראמיד. בעתיד, צפויים המברנות הקומפוזיטיות עתירות הביצועים (pAMNFs) לשמש בתחומים רבים, בהם תעופה וחלל, פיזור חום ברכיבים אלקטרוניים, וחומרים קומפוזיטיים בעלי ביצועים מתקדמים, דבר שיסחוף את ההתפתחות הטכנולוגית בתעשייה הרלוונטית.
EN
חדשות חמות
