Mar phrìomh bhall den teaghlach stuthan gualain, tha duilleagan grafait a’ nochdadh cothroman tagraidh farsaing ann an lùth, eileagtronaigeach, innleadaireachd cheimigeach, agus aerospace air sgàth an giùlan teirmeach is dealain sàr-mhath, seasmhachd ceimigeach, agus neart meacanaigeach. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh’ fhalbh, le adhartas luath ann an saidheans stuthan agus innleadaireachd, tha rannsachadh air duilleagan grafait air leantainn air adhart a’ doimhneachadh, a’ leantainn gu adhartas mòr ann an dealbhadh structarail, optimization dèanadais, agus tagraidhean gnìomh.
1. Teicneòlas ullachaidh duilleag grafait
Bheir am pròiseas ullachaidh airson duilleagan grafait buaidh dhìreach air na feartan microstructure agus macroscopic aca, agus mar sin tha e fhathast na phrìomh raon rannsachaidh. Gu traidiseanta, bidh duilleagan grafait mar as trice air an toirt a-mach tro chumadh teannachaidh no grafaitachadh àrd-teòthachd de ghrafait flake nàdarra, ach tha na dòighean sin a’ leantainn gu dùmhlachd agus èideadh cuibhrichte. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, tha luchd-rannsachaidh air grunn dhòighean ullachaidh ùr-nodha a leasachadh, a’ gabhail a-steach tasgadh bhalbhaichean ceimigeach (CVD), tionndadh ro-ruithear polymer, agus dòighean tar-chinealach (me, stuthan grafait le resins, meatailtean, no ceirmeag).
Nam measg, faodaidh teicneòlas CVD filmichean grafait àrd-inbhe a thasgadh air uachdar fo-strat. Le bhith a’ riaghladh co-mheas agus teòthachd nan gasaichean reactant (leithid meatan, hydrogen, agus argon), faodar smachd mionaideach a chumail air an àireamh de shreathan grafait agus meud gràin. A bharrachd air an sin, tha grafaitachadh pyrolytic stèidhichte air ro-ruitheadairean polymer leithid polyimide (PI) cuideachd air mòran aire a tharraing. Bidh an dòigh seo a’ cleachdadh làimhseachadh teòthachd àrd (os cionn 2800 ceum) gus stuth organach a charbonachadh agus ath-rèiteachadh gu structar grafait. Tha na duilleagan grafait mar thoradh air sin a’ nochdadh stiùireadh àrd agus giùlan teirmeach sàr-mhath.
2. Rannsachadh Optimization Coileanaidh agus Mion-atharrachadh
Tha an coileanadh as fheàrr de dhuilleagan grafait gu sònraichte ag amas air giùlan teirmeach, giùlan dealain, neart meacanaigeach, agus strì an aghaidh creimeadh. A thaobh giùlan teirmeach, tha an luchd-rannsachaidh air faighinn a-mach gum faod àrdachadh ann an stiùireadh eadar-fhilleadh de dhuilleagan grafait (leithid tro bhith a’ gluasad -stiùireadh le taic) leasachadh mòr a thoirt air an giùlan teirmeach ann an itealan. Tha giùlan teirmeach cuid de dhuilleagan grafait làn-chuimseach air a dhol thairis air 1500 W / (m · K). A thaobh giùlan dealain, faodaidh dopadh le eileamaidean leithid nitrogen agus boron no toirt a-steach ìrean neartachaidh leithid carbon nanotubes agus graphene tuilleadh leasachaidh a dhèanamh air a’ chòmhdhail dealanach aca.
A thaobh neart meacanaigeach, ged a tha neart teannachaidh àrd aig duilleagan grafait, tha an neart tensile agus an cruas an ìre mhath ìosal, a’ cuingealachadh an cleachdadh ann an structaran giùlan luchdan. Gus dèiligeadh ris an seo, tha an luchd-rannsachaidh air fuasglaidhean a rannsachadh leithid carbon fibre-companaidhean grafait daingnichte agus duilleagan co-dhèanta grafait/meatailt, ag àrdachadh feartan meacanaigeach san fharsaingeachd le bhith a’ toirt a-steach stuthan àrd-ìre san dàrna ìre. A bharrachd air an sin, airson tagraidhean sònraichte (leithid dìon creimeadh ceimigeach), thathas a’ cleachdadh theicneòlasan còmhdach uachdar (leithid plating nicil, còmhdach SiC, no còmhdach Al₂O₃) gus cur an aghaidh creimeadh dhuilleagan grafait.
3. Adhartas ann an Tagraidhean Gnìomhach
Tha feartan sònraichte dhuilleagan grafait air an dèanamh luachmhor ann an grunn raointean. Anns an roinn lùtha, thathas a’ cleachdadh duilleagan grafait seoltachd teirmeach àrd gu farsaing ann an riaghladh teirmeach bataraidh lithium, sgaoileadh teas inneal semiconductor, agus siostaman tionndaidh teirmeach grèine. Mar eisimpleir, bidh duilleagan grafait air an cleachdadh mar fho-stratan sgaoilidh teas ann am pasganan bataraidh carbaid dealain, gu h-èifeachdach a’ lughdachadh teòthachd obrachaidh bataraidh agus a’ leudachadh beatha bataraidh.
Anns an roinn eileagtronaigeach, tha duilleagan grafait, mar thoradh air na feartan dealain sàr-mhath aca, air an cleachdadh ann am bùird chuairteachaidh sùbailte, stuthan dìon electromagnetic, agus co-phàirtean sgaoilidh teas airson innealan dealanach àrd-chumhachd. A bharrachd air an sin, tha leasachadh dhuilleagan grafait graphene a’ tabhann fuasglaidhean a dh’ fhaodadh a bhith ann airson an ath ghinealach de dh’ innealan dealanach tricead àrd. Anns a’ ghnìomhachas cheimigeach, tha duilleagan grafait, mar thoradh air na feartan àrd-teòthachd is corrach aca, nan deagh roghainn airson lìnigeadh reactair, stuthan ròin, agus sìoltachain aig teòthachd àrd.
4. Stiùireadh Rannsachaidh san àm ri teachd
Ged a tha rannsachadh duilleag grafait air grunn adhartasan a choileanadh, tha dùbhlain ann fhathast, leithid cosgais àrd cinneasachadh air sgèile mhòr agus seasmhachd gu leòr ann an cuid de dh’ àrainneachdan fìor. Faodaidh rannsachadh san àm ri teachd fòcas a chuir air na raointean a leanas:
1. Teicneòlas cinneasachaidh uaine agus ìosal-cosgais: A’ leasachadh pròiseasan synthesis lùtha a tha èifeachdach is èifeachdach gus cleachdadh gnìomhachais de dhuilleagan grafait a bhrosnachadh;
2. Dealbhadh amalaichte ioma-ghnìomhach: A' dèanamh an fheum as fheàrr de fheartan teirmeach, dealain agus meacanaigeach tro dhealbhadh structarail co-dhèanta;
3. Sàr-fhreagarrachd àrainneachdail: A' sgrùdadh-seasmhachd fad-ùine dhuilleagan grafait fo theodhachd àrd, rèididheachd làidir, no fìor chreachadh;
4. A’ sgrùdadh thagraidhean a tha a’ tighinn am bàrr: Iarrtasan ann am fuarachadh inneal quantum, teicneòlas fànais, agus stuthan bith-mheidigeach.
Ann an geàrr-chunntas, tha rannsachadh duilleag grafait a 'leasachadh gu luath. Le adhartas leantainneach ann an teicneòlas cinneasachaidh, smachd dèanadais, agus gnìomhan gnìomh, bidh a dhreuchd ann an gnìomhachas saothrachaidh àrd agus gnìomhachasan ro-innleachdail a’ tighinn am bàrr a’ sìor fhàs cudromach.
