تأثير تشتت أوكسيد الجرافين النانوي في مخاليط الأسمنت على خواصها الحرارية
Effect of Graphene Oxide Nanoparticles Dispersion in Cement Mixtures on Their Thermal Properties
- الباحث
- زينب باسم عبد مهدي
- المشرف
- ناصر عبد الله محمد - عباس خماس حسين
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم العلوم التطبيقية / علم المواد
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Graphene oxide; Cement mixtures; Thermal properties; Nanoparticles dispersion
الملخص
ساهمت طرق تصنيع أكسيد الجرافين (GO) المعدلة المستخدمة على مدار الستين عامًا الماضية بشكل أساسي في تحسين خصائصه وزيادة تطبيقاته المتقدمة ، تم تعديل طربقة هامر عن طريق أكسدة رقائق الجرافيت باستخدام نوع واحد من الحامض (H2SO4) بدون أي alse كيميائية. وكذلك تم تنفيذ معالجة فوق الصوتية والترشيح باستخدام المعاملات المثلى (تردد 50 كيلو هرتز خلال 120 دقيقة عند درجة حرارة الغرفة 30 درجة مئوية) لإعداد صفائح النانو 60. أدت هذه الإجراءات إلى تحسين خصائص 60 من خلال التحليل ؛ حجم الجسيمات ونمط حيود الأشعة السينية ( (XRD وامتصاص الأشعة فوق البنفسجية المرئية والفحص المجهري الإلكتروني ) (SEM أظهرت النتائج أن صفائح 60 النانوية قد استوفت متطلبات التحضير مثل تقليل متوسط قطر صفائح GO النانوية من 313 نانومتر إلى 94 نانومتر. علاوة على ذلك ، تم تحديد خصائص زاوية الحيود ل GO عند 9.86 درجة والامتصاص الأمثل بواسطة UV-vis الذي تم تحقيقه عند 0 نانومتر. تم إجراء تصنيع وتقشير صفائح نانو 60 بتأثيرات أقل للسمية باستخدام الماء المقطر. أخيرًا ، يمكن استخدام تخليق GO هذا في المختبر لصنع مجموعة متنوعة من المركبات النانوية. يُعزَى دمج مشتقات الجرافين في مواد البناء النانوية المتقدمة إلى خصائصها الفيزيائية البارزة بما في ذلك الخصائص الحرارية. في هذا البحث تم فحص التخزين الحراري والثبات الحراري للمركبات النانوية لخليط الأسمنت المعزز بأكسيد الجرافين (60)لدراسة تأثير 60 في المحتويات المنخفضة. بعد ذلك تم تمييز المركبات عن طريق الأشعة تحت الحمراء لنقل فوربيه ، التحلل الحراري الوزني ، المجهر الالكتروني الماسح . اظهرت نتائج التحليل الحراري الوزني (TGA) زيادة الاستقرارية الحرارية Baby نسبة GO في خليط الأسمنت وكانت أفضل نتيجة عند 2.4/ ، وتحسين الحرارة النوعية إلى 0 وزيادة مقاومة الانضغاط إلى 13/ وخفض التوصيل الحراري إلى 15/ في اختبار SEM أظهرت النتائج تحسناً في البنية المجهرية، وكان توزيع مكونات الخليط متجانساً تماماً عند نسبة 3 من أوكسيد الجرافين وحدوث تكتلات عند 92.4؟9, واظهر dgagFTIR مجموعات الاوكسجين الوظيفية التي تسهل من عملية تشتت أوكسيد الجرافين في الخليط. يمكن أن يتحمل خليط الأسمنت درجات حرارة عالية لتطبيقات محددة اعتمادًا على الثبات الحراري وخاصية العزل.
Abstract
The modified Graphene Oxide (GO) synthesis methods used over the past sixty years is contributed mainly to improving its characteristics and increasing its advanced applications. Therefore, in this work, modifying Hummer’s method via oxidizing graphite powder using one type of acid (H2SO4) was performed without any chemical agents. Ultra-sonication and filtration were implemented with optimal parameters (50 kHz frequency during 120 minutes at room temperature 30 °C) to prepare GO nanosheets. These procedures improved GO characteristics via analyzing; Particle size, X-ray diffraction pattern (XRD), Ultra-violet visible (UV-vis) absorption, and Scanning Electron Microscopy (SEM). The obtained results showed that the characteristics of GO nanosheets had met the preparation requirements, such as reducing the average diameter of GO nanosheets from 313 nm to 94 nm. Moreover, characterizing the diffraction angle of GO at 9.86o and the optimal absorption by UV-vis achieved at 230 nm. The synthesis and exfoliation of GO nano-sheets were carried out with fewer impacts of toxicity using distilled water. Finally, this GO synthesis in the lab might be used to make a variety of nanocomposites. Incorporating graphene derivatives into advanced construction nanomaterials was attributed to their outstanding physical characteristics including thermal properties. In this study, the heat storage and thermal stability of graphene oxide (GO)- reinforced cement mixture nanocomposites were investigated to study the influence of GO at low contents (0.3%,0.6%,1.2%,2.4%). Subsequently, the composites were characterized by Fourier transmission infrared, thermo- gravimetric analysis, and field emission scanning electron microscopy. The results of TGA showed that the stability increases with the increase of the percentage of GO in the cement mixture and the best result was at 2.4%, improved specific heat to 30%, increase compressive strength to 13%, reduced thermal conductivity to15%. The cement mixture can stand high temperatures for specific applications depending on thermal stability and insulation property. In the test of the SEM, the results showed an improvement in the microstructure, and the distribution of the components of the mixture was perfectly uniform at the rate of 0.3% GO and the occurrence of agglomerations of GO excessively at 2.4%. FTIR showed the presence of functional oxygen groups have facilitated the dispersation of the GO nanosheet in the mixture.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.