پوشش گرافن

گرافن یکی از مهم ترین ماده ها می باشد که از خواص و کاربرد های آن، مطالب زیادی تا به حال منتشر شده است. به دلیل خواص منحصر به فردی که این ماده دارد، توصیه شده تا در باطری ها، الکترونیک، سیستم های فیلتراسیون، مواد کامپوزیت و پوشش ها استفاده بشود. اخیرا یک گروه از دانشگاه Deakin توانسته است تا با استفاده از شبکه سه بعدی از نانوورق های گرافن را روی الیاف با اندازه میکرونی از فولاد ضد زنگ، مقاومت به خوردگی و هدایت الکتریکی گرافن را افزایش بدهد.

برای تعریف خوردگی می توان گفت که، یک فرایند پیچیده می باشد که به عوامل محیطی و به شرایط سطحی فلز بستگی دارد. فولاد های زنگ نزن دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی نسبت به سایر فولاد می باشد، لازم به ذکر است که اگر همین فولادهای زنگ نزن در برابر محیط مرطوب و اسیدی قرار بگیرند، احتمال خوردگی آنها افزایش یابد و ترک بخورند. در کار منتشر شده گروه Deakin در نسخه آوریل نشریه کربن (DOI:10.1016/j.carbon.2015.02.042) از ماهیت طبیعی آبگریزی گرافن استفاده شده است تا آب را از سطح الیاف فولاد ضد زنگ دفع کند. از طرفی خواص الکتریکی گرافن سبب کاهش احتمال رخداد واکنش های اکسایش- کاهش در سطح شده و از اکسیداسیون زیرلایه فلزی جلوگیری می کند.

گروه مذکور با هدایت Lingxue Kong، زیرلایه های آستنیتی بسیار متخلخل را – که حاوی تعداد مساوی از الیاف فولادی با قطر 15 میکرومتر بودند- با شبکه ای از نانوورق های کربنی پوشش دهی کردند. با تنظیم دما و سرعت شار گاز در طول فرآیند رشد، ضخامت پوشش گرافنی به دقت قابل کنترل بود. ضخامت پوشش بدست آمده از چندلایه اتمی تا شبکه پیچیده ای از نانوپیلارهای به هم پیوسته کربنی تغییر می کرد، که سطح ویژه ماده را تا حد 26000 برابر افزایش می دادند.

مشخص شد که عدم یکنواختی ریزساختار فولاد ضد زنگ، علت ایجاد پوشش گرافنی با بلورینه شدن نامناسب بود. به علاوه، ترشوند گی ماده نیز مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص گردید که وقتی نانوپیلارها بیشترین چگالی را دارند، فولاد پوشش داده شده، ابر آبگریز خواهد شد. همچنین مشخص شد که ماده در این حالت، بیشترین مقاومت به خوردگی را در برابر آب دریای مصنوعی داراست که این استنباط را در ذهن ایجاد می نماید که بدون در نظر گرفتن خواص یا ساختار ذاتی ماده فولاد ضدزنگ، حضور گرافن باعث افزایش مقاومت به خوردگی آن می گردد. گروه مذکور انتظار دارند تا فولاد پوشش دهی شده آنها در مبدل های حرارتی، سیستم های جدایش مولکولی و مواد زیست سازگار، قابل کاربرد باشد.