تأثیر اصلاح سطحی گرافن بر ضریب پوشش‌دهی امواج الکترومغناطیس نانوچندسازه گرمانرم یورتان/نانوگرافن

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استاد مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

بسپارهای رسانای الکتریکی، با وجود داشتن رفتار الکتریکی، از ویژگی مکانیکی و فرایندپذیری بسیار خوبی نیز برخوردار هستند. یکی از کاربردهای این بسپارها، به‌کارگیری آن‌ها در پوشش‌های امواج الکترومغناطیس است که با پیشرفت سریع تجهیزات، سامانه‌های الکترونیکی و منابع متفاوت تولید امواج الکترومغناطیس، این کاربرد حیاتی شده است. در پژوهش حاضر، نانوچندسازه رسانای الکتریکی برای تهیه لایه منعطف جاذب امواج الکترومغناطیس در گستره نوار ایکس بر پایه بسپار گرمانرم یورتان (TPU) و نانوگرافن به‌عنوان پرکننده رسانای الکتریکی تهیه شد. بدین منظور، گرافن‌اکسید با استفاده از روش هامر تهیه و سپس، تحت واکنش کاهش گرمایی گرافن‌اکسید به صفحه‌های گرافنی تبدیل شد. سطح نانولایه‌های گرافن با 2-آمینواتیل‌متاکریلات تحت واکنش رادیکالی اصلاح شد. نمونه‌های نانوچندسازه حاوی درصدهای متفاوت گرافن اصلاح‌شده با فرایند اختلاط محلولی تهیه شدند. اصلاح سطحی گرافن منجر به بهبود سازگاری بین گروه‌های عاملی در ساختار TPU و گرافن اصلاح‌شده و همچنین، افزایش رسانایی الکتریکی شد. همچنین، افزایش برهم‌کنش بین TPU و گرافن اصلاح‌شده باعث افزایش حرکات گرانروی و درنتیجه، اتلاف بیشتر انرژی و بهبود جذب امواج الکترومغناطیس شد. نتایج نشان داد که نانوچندسازه بر پایه TPU حاوی تنها 5 % حجمی گرافن اصلاح‌شده، 68/99 % امواج الکترومغناطیس را پوشش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Saini, P.; Arora, M.; Gupta, G.; Gupta, B.K.; Singh, V.N.; Choudhary, V.; Nanoscale 5, 4330–6, 2013.
[2] Khan, S.U.D.; Arora, M.; Wahab, M.a.; Saini, P.; Journal of Polymer Part A 57, 1–7, 2014.
[3] Al-Saleh, M.H.; Gelves, G.A.L Sundararaj, U.; Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 42, 92–97, 2011.
[4] Ameli, A.; Jung, P.U.; Park, C.B.; Carbon 60, 379–391, 2013.
[5] Jang, C.K.; Park, J.H.; Jaung, J.Y.; Mater. Res. Bull. 47, 2767–2771, 2012.
[6] Faisal, M.; Khasim, S.; J. Mater. Sci. Mater. Electron. 24, 2202–2210, 2013.
[7] Dinesh, P;, Renukappa, N.M.; Sundara Rajan, J.; Compos. Interfaces. 19, 121–133, 2012.
[8] Huang, Y.; Li, N.; Ma, Y.;Du, F.; Li, F.; He, X.; Lin, X.; Gao, H.; Chen, Y.; Carbon 45, 1614–1621, 2007.
[9] Li, N.; Huang, Y.; Du, F.; He, X.; Lin, X.; Gao, H.; Ma, Y.; Li, F.; Chen, Y.; Eklund, P.C.; Nano Lett. 6, 1141–1145, 2006.
[10] Liang, J.;Wang, Y.; Huang, Y.; Ma, Y.; Liu, Z.; Cai, J.; Zhang, C.; Gao, H.; Chen, Y.; Carbon 47, 922–925, 2009.
[11] Maiti, S.; Shrivastava, N.K.; Suin, S.; Khatua, B.B.; ACS Appl. Mater. Interfaces. 5, 4712–4724, 2013.
[12] Dinesh, P.; Renukappa, N.M.; Sundara Rajan, J.; Rajan, S.; Compos. Interfaces. 19, 121–133, 2012.
[13] Gupta, T.K.; Singh, B.P.; Teotia, S.; Katyal, V.; Dhakate, S.R.; Mathur, R.B.; J. Polym. Res. 20, 32–35, 2013.
[14] Das Ramôa, S.; Barra, G.M.; Oliveira, R.V.; De Oliveira, M.G.; Cossa, M.; Soares, B.G.; Polym. Int. 62, 1477–1484, 2013.
[15] Shafieizadegan Esfahani, A.R.; Katbab, A.A.; Pakdaman, A.R.; Dehkhoda, P.; Shams, M.H.; Ghorbani, A.; Polym. Compos. 33, 397–403, 2012.
[16] Al-Saleh, M.H.; Sundararaj, U.; Macromol. Mater. Eng. 293, 621–630, 2008.
[17] Rahaman, M.; Chaki, T.K.; Khastgir, D.; J. Mater. Sci. 46, 3989–3999, 2011.
[18] Zhang, C.S.; Ni, Q.Q.; Fu, S.Y.; Kurashiki, K.; Compos. Sci. Technol. 67, 2973–2980 , 2007.
[19] Das, A.; Hayvaci, H.T.; Tiwari, M.K.; Bayer, I.S.; Erricolo, D.; Megaridis, C.M.; J. Colloid Interface Sci. 353, 311–315, 2011.
[20] Hsiao, S.T.; Ma, C.C.M.; Tien, H.W.; Liao, W.H.; Wang, Y.S.; Li, S.M.; Yang, C.Y.; Lin, S.C.; Bin Yang, R.; ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 2817–2826, 2015.
[21] Stankovich, S.; Dikin, D.A.; Piner, R.D.; Kohlhaas, K.A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.;Wu, Y.; Nguyen, S.B.T.; Ruoff, R.S.; Carbon 45, 1558–1565, 2007.
[22] Zhu, Y.; Murali, S; Cai, W.; Li, X.; Suk, J.W.; Potts, J.R.; Ruoff, R.S.; Adv. Mater. 22, 3906–3924, 2010.
[23] Das, T.K.; Prusty, S.; Polym. Plast. Technol. Eng. 52, 319–331, 2013.
[24] Al-Ghamdi, A.A.; El-Tantawy, F.;Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 41, 1693–1701, 2010.
[25] Al-Saleh, M.H.; Saadeh, W.H.; Sundararaj, U.; Carbon 60, 146–156, 2013.
[26] Shen, B.; Li, Y.; Yi, D.; Zhai, W.; Wei, X.; Zheng, W.; Carbon 113, 55–62, 2017.
[27] Valentini, M.; Piana, F.; Pionteck, J.; Lamastra, F.R.; Nanni, F.; Compos. Sci. Technol. 114, 26–33, 2015.
[28] Verma, M.; Chauhan, S.S.; Dhawan, S.K.; Choudhary, V.; Compos. Part B Eng. 120, 118–127, 2017.
[29] Ling, J.; Zhai, W.; Feng, W.; Shen, B.; Zhang, J.; Zheng, W.G.; ACS Appl. Mater. Interfaces. 5, 2677–2684, 2013.
[30] Singh, A.P.; Garg, P.; Alam, F.; Singh, K.; Mathur, R.B.; Tandon, R.P.; Chandra, A.; Dhawan, S.K.; Carbon 50, 3868–3875, 2012.
[31] Luo, X.; Chung, D.D.L.; Compos. Part B Eng. 30, 227–231, 1999.
[32] Chung, D.D.; Carbon 39, 279–285, 2001.
[33] Mahmoodi, M.; Arjmand, M.; Sundararaj, U.; Park, S.; Carbon 50, 1455–1464, 2012.
[34] AF, A.; Abbas, Z.; SJ, O.; Dm, A.; J. Mater. Sci. Eng. 5, 6–11, 2016.
[35] Pande, S.; Singh, B.P.; Mathur, R.B.; Dhami, T.L.; Saini, P.; Dhawan, S.K.; Nanoscale Res. Lett. 4, 327–334, 2009.
[36] Al-Saleh, M.H.; Sundararaj, U.; Carbon 47, 1738–1746, 2009.
[37] Gupta, A.; Choudhary, V.; Compos. Sci. Technol. 71, 1563–1568, 2011.
[38] Arjmand, M.; Apperley, T.; Okoniewski, M.; Sundararaj, U.; Carbon 50, 5126–5134, 2012.
[39] Yuan, B.; Yu, L.; Sheng, L.; An, K.; Zhao, X.; J. Phys. D. Appl. Phys. 45, 235108/1-235108/6, 2012.
[40] George, S.; Varughese, K.T.; Thomas, S.; J. Appl. Polym. Sci. 73, 255–270, 1998.
[41] Valentová, H.; Ilčíková, M.; Czaniková, K.; Špitalský, Z.; Šlouf, M.; Nedbal, J.; Omastová, M.; J. Macromol. Sci. Part B. 53, 496–512, 2014.
[42] Sahoo, B.P.;Naskar, K.; Choudhary, R.N.P.; Sabharwal, S.; Tripathy, D.K.; J. Appl. Polym. Sci. 124, 678–688, 2012.
[43] Wang, T.; Lei, C.H.; Dalton, A.B.; Creton, C.; Lin, Y., Fernando, K.A.S.; Sun, Y.P.; Manea, M.; Asua, J.M.; Keddie, J.L.; Adv. Mater. 18, 2730–2734, 2006.
[44] Liu, J.; Tao, L.; Yang, W.; Li, D.;Boyer, C.; Wuhrer, R.; Braet, F.; Davis, T.P.; Langmuir 26, 10068–10075, 2010.
[45] Yu, B.; Wang, X.; Xing, W.; Yang, H.; Song, L.; Hu, Y.; Ind. Eng. Chem. Res. 51, 14629–14636, 2012.
[46] Yousefi, N.; Sun, X.; Lin, X.; Shen, X.; Jia, J.; Zhang, B.; Tang, B.; Chan, M.; Kim, J.K.; Adv. Mater. 26, 5480–5487, 2014.
[47] Aram, E.; Ehsani, M.; Khonakdar, H.A.; Jafari, S.H.; Nouri, N.R.; Fibers Polym. 17, 174–180, 2016.
[48] Mishra, J.K.; Hwang, K.J.; Ha, C.S.; Polymer (Guildf). 46, 1995–2002, 2005.
[49] Barrau, S.; Demont, P.; Peigney, A.; Laurent, C.; Lacabanne, C.; Macromolecules. 36, 5187–5194, 2003.
[50] Ryvkina, N.; Tchmutin, I.; Vilčáková, J.; Pelíšková, M.; Sáha, P.; Synth. Met. 148, 141–146, 2005.
[51] Jäger, K.M.; McQueen, D.H.; Tchmutin, I.A.; Ryvkina, N.G.; Klüppel, M.; J. Phys. D. Appl. Phys. 34, 2699-2775, 2001.
[52] Basuli, U.; Chattopadhyay, S.; Nah, C.; Chaki, T.K.; Polym. Compos. 33, 897–903, 2012.