Pengembangan resin termoseting yang dimodifikasi dengan graphene
Graphena adalah material planar dua dimensi seperti sarang lebah yang terdiri dari satu lapisan atom karbon yang terhubung secara hibrida sp2. Graphena memiliki banyak sifat yang sangat baik, seperti mobilitas pembawa yang tinggi, transmitansi cahaya yang tinggi, luas permukaan spesifik yang tinggi, modulus Young yang tinggi, kekuatan fraktur yang tinggi, dll. Sifat-sifat ini menjadikan graphena sebagai pengisi yang ideal untuk meningkatkan kinerja resin termoseting. Material resin termoseting telah menarik perhatian luas dari industri dan akademisi karena keunggulannya seperti kekuatan spesifik yang tinggi, modulus spesifik yang besar, stabilitas termal yang baik, dan ketahanan terhadap korosi.
Ada dua cara utama untuk memodifikasi permukaan bubuk graphena: modifikasi ikatan kovalen dan modifikasi ikatan non-kovalen.
Modifikasi ikatan kovalen adalah metode yang menggunakan reaksi kimia untuk mencapai ikatan kovalen pengubah pada permukaan graphena, atau perlakuan khusus graphena untuk membentuk gugus fungsi atau ikatan kimia baru, sehingga meningkatkan kompatibilitas dan dispersibilitas bubuk graphena dalam matriks resin.
Modifikasi ikatan non-kovalen terutama menggabungkan gugus yang dimodifikasi dengan grafena melalui penumpukan ikatan π-π untuk mencapai modifikasi grafena yang efektif. Keuntungan dari metode ini adalah meningkatkan dispersibilitas grafena tanpa mengubah struktur kimia grafena atau memperkenalkan ikatan kovalen baru.
Untuk berbagai jenis matriks resin termoseting, perlu untuk memilih metode modifikasi yang sesuai sehingga bubuk grafena dapat tersebar merata dalam resin tanpa mempengaruhi kinerja matriks resin.
Sebagai jenis pengisi penguat baru, grafena dapat tersebar merata dalam matriks resin termoseting untuk secara signifikan meningkatkan sifat mekanis, ketahanan ablasi, sifat listrik, ketahanan korosi dan ketahanan aus dari bahan komposit, sehingga memperluas jangkauan aplikasi bahan komposit berbasis resin termoseting.
Sifat mekanis
Grafena dapat secara signifikan meningkatkan sifat mekanis bahan resin termoseting, membuat bahan komposit memiliki nilai aplikasi penting di bidang mesin dan suku cadang struktural otomotif.
Kinerja anti-ablasi
Penambahan oksida grafena akan meningkatkan konduktivitas termal material komposit dan mempercepat ekstraksi panas, sehingga mengurangi laju ablasi linier material komposit hingga 62,08%. Penambahan oksida grafena kondusif untuk mendorong pembentukan lapisan karbon dalam matriks selama proses ablasi, meningkatkan derajat grafitasi matriks, dan membentuk lapisan insulasi panas untuk mencegah panas memuai ke dalam material, sehingga mengurangi laju ablasi linier material komposit dan meningkatkan ketahanan ablasi material komposit resin.
Sifat listrik
Grafena adalah material karbon dengan struktur kisi sarang lebah dua dimensi yang tersusun dari atom karbon hibridisasi sp2. Elektron π struktural yang sangat baik memberikan efek terkonjugasi, yang sangat meningkatkan mobilitas elektron. Pada saat yang sama, dalam kondisi ideal, pita konduksi dan pita valensi grafena bersentuhan pada titik Dirac, sehingga elektron dapat bergerak di antara pita valensi dan pita konduksi tanpa hambatan energi, sehingga mendorong grafena untuk memiliki sifat listrik yang sangat baik.
Ketahanan korosi
Resin thermosetting merupakan material matriks umum dalam material pelapis dan memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, tetapi material resin yang diawetkan akan menghasilkan pori-pori mikro atau celah mikro, yang melemahkan kemampuan perlindungan substrat. Stabilitas kimia dan sifat penghalang graphene sendiri dapat secara efektif mencegah penetrasi agen korosif dan mencegah difusi lebih lanjut agen korosif di permukaan saat mencapai permukaan logam, meminimalkan tingkat kerusakan korosi pada substrat pelindung, menjadikannya pengisi yang lebih disukai untuk pelapis substrat logam.
Aplikasi resin thermosetting yang dimodifikasi graphene
Saat ini, resin thermosetting yang dimodifikasi graphene terutama digunakan dalam pelapis anti-korosi tugas berat, disemprotkan pada peralatan besar (seperti kapal besar, platform permukaan, turbin angin, dll.) untuk mencegah korosi dan memperpanjang masa pakai; di masa mendatang, resin thermosetting yang dimodifikasi graphene juga akan lebih banyak digunakan dalam bidang kedirgantaraan, komponen elektronik, dan bidang lainnya.