ساخت نانوکامپوزیت پلی‌اتیلن سنگین تقویت شده با نانوصفحات گرافن Hdpe/Gnps و بررسی اثر افزودن تقویت کننده بر روی رسانایی الکتریکی آن

در میان پلاستیک‌های تجاری، پلی‌اتیلن یکی از معروف ترین پلاستیک‌ها بوده و کاربردهای فراوان در صنعت دارد. گرافن نیز یک ساختار دوبعدی از صفحات کربنی تک لایه‌ای با ساختار شبکه‌ای و به شکل شش ضلعی معروف به لانه زنبوری می‌باشد. که با توجه به خواص حرارتی، الکتریکی و مکانیکی بی‌نظیر، مورد توجه مراکز علمی و تحقیقاتی دنیا قرارگرفته است. وقتی مقادیر کمی از این صفحات نازک کربنی به طور مناسب با پلیمری ترکیب شوند، می‌توانند خواص فیزیکی پلیمر را به طرز قابل توجهی بهبود دهند. در این تحقیق به بررسی اثر تقویتی تقویت‌کننده بر روی رسانایی الکتریکی، در نانوکامپوزیت پلی‌اتیلن با چگالی بالا(hdpe)/ نانوصفحات گرافن(gnps) پرداخته شد. جهت ساخت نانوکامپوزیت، پراکنش و توزیع مناسب gnps درون ماتریس hdpe و چسبندگی مناسب بین تقویت کننده و زنجیره‌های پلیمری، گرانول‌های hdpe به ذرات پودر تبدیل شدند و ابتدا توسط gnpهای دیسپرس شده با التراسونیک درون حلال عمل‌آوری و پوشش داده شدند. نمونه‌های پودری پوشش داده شده با 1، 4، 7 و %10 وزنی تقویت کننده سنتز شدند. و در دماهای 135، 155 و 175 درجه سانتی‌گراد توسط دستگاه قالبگیری فشاری پرس و آماده آنالیز شدند. اثرات تقویتی نانوصفحات گرافن بر روی خواص رسانایی الکتریکی با استفاده از دستگاه سنجش مقاومت عایق دو‌پراب (two probe) ارزیابی شد. اکثر نمونه‌ها سطحشان رسانا شد. اما بیشترین رسانایی حجمی متعلق به نمونه‌ی با %10 وزنی تقویت کننده پرس شده در فشار 30 بار و دمای 135 درجه سانتی‌گراد بود. که پلی‌اتیلن عایق از رسانایی s/m 10-14 با اضافه کردن تقویت کننده به رساناییs/m 10-6 رسید. وضعیت توزیع گرافن و شبکه رسانای گرافنی(مسیر عبور الکترون) ایجاد شده درون ماتریس پلی‌اتیلن در تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(fesem) دیده شد. با توجه به الگوی پراش اشعه ایکس (xrd) ساختار اصلی کریستالی ماتریس hdpe با افزودن gnps تحت تاثیر واقع نشد. باندهای d، g و 2d در طیف‌سنجی رامان (raman spectroscopy) چندین لایه بودن گرافن را نشان داده و در ماتریس پلیمری نمایان‌اند.