بررسی ارتعاشات گرافن تکلایه در محیط الاستیک تحت بارگذاری فشاری دومحوره بر مبنای … |
ای بر نانوکامپوزیتهای گرافنی
1-1-1 تاریخچه:
هرچند نخستین بار در سال 1947 فیلیپ والاس[2] دربارهی گرافن[3] نوشت و از آن زمان تلاشهای زیادی برای ساخت آن صورت گرفتهبود اما، قضیه مرمین – وانگر[4] در مکانیک آماری و نظریه میدانهای کوانتومی وجود داشت که ساخت یک ماده دوبعدی را غیرممکن و غیرپایدار میدانست. اما به هر حال در سال 2004، آندره گایم[5] و کنستانتین نووسلف[6]، از دانشگاه منچستر موفق به ساخت این ماده شده و نشان دادند که قضیه مرمین – وانگر نمیتواند کاملا درست باشد. جایزه نوبل فیزیک 2010 نیز به خاطر ساخت مادهای دوبعدی به این دو دانشمند تعلق گرفت.
1-1-2 معرفی:
گرافن ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی میباشد. در گرافن، هر اتم کربن با سه اتم کربن دیگر پیوند دادهاست. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آنها با یکدیگر مساوی و برابر با ˚120 است. در این حالت، اتمهای کربن در وضعیتی قرار میگیرند که شبکهای از ششضلعیهای منتظم را ایجاد میکنند (شکل 1-1).
البته این ایدهآلترین حالت یک صفحهی گرافن است. در برخی مواقع، شکل این صفحه به گونهای تغییر میکند که در آن پنجضلعیها و هفتضلعیهایی نیز ایجاد میشود.
ساختار زیربنایی برای ساخت نانو ساختارهای کربنی، تک لایه گرافن است که اگر بر روی هم قرار بگیرند توده سهبعدی گرافیت را تشکیل میدهند که بر هم کنش بین این صفحات از نوع واندروالسی با فاصلهی بین صفحهای 0.335 نانومتر میباشد. اگر تکلایه گرافیتی حول محوری لوله شود نانولولهکربنی شبهیکبعدی واگر به صورت کروی پیچانده شود فلورین شبهصفربعدی را شکل میدهد. لایههای گرافینی از 5 تا 10 لایه را به نام گرافن کم لایه و بین 20 تا 30 لایه را به نام گرافن چند لایه، گرافن ضخیم و یا نانوبلورهای نازک گرافیتی، مینامند. گرافن خالص تک لایه ازخود خواص شبه فلزی نشان میدهد [3].
1-1-3 روشهای ساخت گرافن
امروزه روشهای بسیار متنوعی برای ساخت گرافن بکار برده میشود که از متداولترین آنها میتوان روشهای لایهبرداری مکانیکی، لایهبرداری شیمیایی، سنتز شیمیایی و رسوب بخار شیمیایی[1] را نام برد. برخی روشهای دیگری همانند شکافتن نانولولههایکربنی [4] و ساخت با امواج ماکرویو [5] نیز اخیرا بکاربرده شدهاند. یک نمای کلی از روشهای ساخت گرافن در زیر آمده است:
- از پایین به بالا (از اتم کربن به صفحه گرافن)
- شکافت گرمایی
- رسوب بخار شیمیایی [6]
- پلاسما
- گرمایی
- از بالا به پایین (از گرافیت به صفحه گرافن)
- لایه برداری مکانیکی [7]
-
خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir
- چسب نواری
- تیزی نوک میکروسکوپ نیروی اتمی[2]
- لایه برداری شیمیایی [8]
- سنتز شیمیایی [9]
- امواج فرا صوتی
- روش شیمیایی
در سال 1975گروه لانگ[3] [10] برای اولین بار گرافیت کملایه روی سطح بلور پلاتین را با استفاده از روش رسوب بخار شیمیایی تولید کردند.
در سال 1999 گروه لو[4] [11] با استفاده از تیزی نوک میکروسکوپ نیروی اتمی، لایه برداری مکانیکی را بر روی یک گرافیت پیرولیتی به منظور تهیه گرافن تک لایه انجام دادند. با این وجود، گرافن تکلایه برای اولین بار در سال2004 توسط گروه نووسلف تولید و گزارش شد. آنها از چسبنواری برای جدا کردن لایههای گرافن از سطح زیرلایه استفاده کردند. این روش توانایی و قابلیت تولید لایههای متنوع گرافن را دارد و علاوه بر آن، آسان نیز هست. روش لایه برداری مکانیکی توسط قابلیت تولید لایههای گرافیتی کم لایه و چند لایه را دارد اما ضخامت گرافیت بهدست آمده توسط این روش برابر با 10 نانو متر است که تقریبا برابر با 30 لایه گرافن تکلایه است.
در روش لایه برداری شمیایی، فلزات قلیایی بین صفحات گرافیت پراکنده شده در محلول، قرار میگیرند. به طور مشابه روش سنتز شیمیایی شامل اکسید گرافیت پراکنده در محلول بهدست آمده از کاهش هیدروژن است. تولید گرافن توسط این روش یکی از بهترین روشها برای تولید گرافن در ابعاد بزرگ است. در این روش کربنی که بوسیله گرما جدا شده بر روی سطح یک فلز فعال قرار میگیرد و در دمای بالا و تحت فشار اتمسفر یا فشار کم، یک شبکه لانه زنبوری تشکیل میدهد. از آنجایی که این روش در یک کوره گرمایی انجام میگیرد آن را روش رسوب بخار شیمیایی گرمایی مینامند. هنگامیکه این روش شامل رشد به کمک پلاسما باشد، روش رسوب بخار شیمیایی پلاسمای غنی شده نامیده میشود.
Chemial vapor deposition (CVD)
Atomic Force Microscopy Tips
Lang
Lu
Graphite
Philip valas
Graphene
Mermin-Vanger theory
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-05-16] [ 05:22:00 ب.ظ ]
|