بررسي پارامترهاي موثر در تهيه بدنه هاي كربني به روش ريخته گري ژله اي

كارشناسي ارشد

كربن و بدنه‌هاي كربني اهميت زيادي در صنايع پيشرفته‌ي امروز، از جمله صنايع ديرگداز و الكترونيكي مانند بوته‌هاي ذوب و باتري‌هاي يون ليتيم دارند. شكل‌دهي بدنه‌هاي كربني به روش‌هاي كلوئيدي با واسط آب، به دليل خصوصيات ذاتي و متفاوت اين ماده، از جمله عدم ترشوندگي و پايداري در آب، انجام آن را با مشكلات زيادي مواجه مي‌سازد. در اين پژوهش، به بررسي ساخت اين بدنه‌ها به روش ريخته‌گري ژله‌اي ، كه يك روش به نسبت جديد و با پتانسيل‌هاي بالا است، پرداخته شده و عوامل موثر در اين فرآيند مانند نقش مونومرها، پراكنده‌سازها، فرآيند‌هاي مطرح براي اصلاح رفتار ماده، و امكان سنجي توليد بدنه‌هاي كربني مورد بررسي و آزمايش قرار گرفته اند. در گام اول براي دستيابي به دوغابي مناسب، پايداري كربن بلك (سياه كربن) و گرافيت در محلول پايه آب مورد بررسي قرار گرفته است و در مقادير مختلف بار جامد، pH، افزودني توين ۸۰ رفتار دوغاب بررسي شده است. همچنين از روش‌هاي ديگر اصلاح رفتار، مانند اكسيد شدن سطحي و افزودن سل نانوسيليس نيز استفاده شده است و در نهايت، مقدار پارامترهاي بهينه براي عوامل ذكرشده به دست آمده است. مشاهده شد كه با استفاده از گرافيت به عنوان منبع كربن و در مقادير ۴۵ و ۵۰٪ وزني دوغاب مناسبي را مي‌توان آماده‌سازي كرد و با افزودن % ۲/۵ وزني نانوسيليس و ۶% وزني توين ۸۰، فرآيند ژل شدن با موفقيت در آن انجام شده است. براي ساخت اين دوغاب، استفاده از سل نانوسيليس به مقدار به مقدار ذكرشده ضروري است و بهترين نتيجه را در بين روش‌هاي بررسي‌شده‌ي ديگر در بهبود رفتار جريان‌يابي و ترشوندگي ذرات گرافيت در آب دارد. بر اساس مطالعات انجام‌شده، اين پارامترها باعث بهبود استحكام مكانيكي قطعات ساخته شده نسبت به قطعات ساخته شده از كربن بلك با مقادير پارامترهاي مشابه مي‌شود. به صورتي كه استحكام اين قطعات از حدود ۱ MPa براي كربن بلك به MPa ۱۴ براي گرافيت افزايش مي‌يابد. بررسي‌هاي ميكروسكوپي، تشكيل شبكه‌ي پليمري در داخل قطعات خام را به وضوح نشان مي‌دهد كه عامل ايجاد استحكام و فراهم‌كننده‌ي شرايط شكل‌دهي بدنه‌هاي گرافيتي به روش ريخته‌گري ژله‌اي هستند.

191183

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر عليرضا ميرحبيبي

سراميك

دكتر جعفر جواد پور - دكتر صداقت آهنگري حسين زاده