ساخت نانوکامپوزیت پلیاتیلن سنگین تقویت شده با نانوصفحات گرافن HDPE/GNPs و بررسی اثر افزودن تقویت کننده بر روی رسانایی الکتریکی آن

در میان پلاستیک های تجاری، پلی اتیلن یکی از معروف ترین پلاستیک ها بوده و کاربردهای فراوان در صنعت دارد. گرافن نیز یک ساختار دوبعدی از صفحات کربنی تک لایهای با ساختار شبکه ای و به شکل شش ضلعی معروف به لانه زنبوری می باشد. که با توجه به خواص حرارتی، الکتریکی و مکانیکی بی نظیر، مورد توجه مراکز علمی و تحقیقاتی دنیا قرارگرفته است. وقتی مقادیر کمی از این صفحات نازک کربنی به طور مناسب با پلیمری ترکیب شوند، می توانند خواص فیزیکی پلیمر را به طرز قابل توجهی بهبود دهند. در این تحقیق به بررسی اثر تقویتی تقویت کننده بر روی رسانایی الکتریکی، در نانوکامپوزیت پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) / نانوصفحات گرافن (GNPs) پرداخته شد. جهت ساخت نانوکامپوزیت، پراکنش و توزیع مناسب GNPs درون ماتریس HDPE و چسبندگی مناسب بین تقویت کننده و زنجیره های پلیمری، گرانول های HDPE به ذرات پودر تبدیل شدندو ابتدا توسط GNP های دیسپرس شده با التراسونیک درون حلال عمل آوری و پوشش داده شدند. نمونه های پودری پوشش داد شده با 1، 4، 7 و 10% وزنی تقویت کننده سنتز شدند. و در دماهای 135 ، 155 و 175 درجه سانتیگراد توسط دستگاه قالب گیری فشاری پرس و آماده آنالیز شدند. اثرات تقویتی نانوصفحات گرافن بر روی خواص رسانایی الکتریکی با استفاده از دستگاه سنجش مقاومت عایق دوپراب (Two Probe) ارزیابی شد. اکثر نمونه ها سطحشان رسانا شد. اما بیشترین رسانایی حجمی متعلق به نمونه ی با % 10 وزنی تقویت کننده، پرس شده در فشار 30 بار و دمای 135 درجه سانتیگراد بود. که پلی اتیلن عایق از رسانایی 10(-14) S/m با اضافه کردن تقویت کننده به رسانایی 10(-6)S/m رسید. وضعیت توزیع گرافن و شبکه رسانای گرافنی (مسیر عبور الکترون) ایجاد شده درون ماتریس پلی اتیلن در تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) دیده شد. با توجه به الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) ساختار اصلی کریستالی ماتریس HDPE با افزودن GNPs تحت تاثیر واقع نشد. باندهای D ، G و 2D در طیف سنجی رامان (RAMAN Spectroscopy) چندین لایه بودن گرافن را نشان داده و در ماتریس پلیمری نمایاناند.

کلیدواژه ها:

نانوکامپوزیت ، نانوصفحات گرافن (GNPs) ، پلیاتیلن سنگین (HDPE) ، قالب گیری فشاری ، رسانایی الکتریکی