Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Primary nonlinear damped natural frequency of dielectric composite beam reinforced with graphene platelets (GPLs)

Qian Qiangfei, Wang Yu, Zhu Fan, Feng Chuang, Yang Jie, Wang Shuguang

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e53, 2022

EN

The present study deals with the primary damped natural frequency of dielectric composite beam reinforced with graphene platelet (GPL). The beam is subjected to pre-stress in the longitudinal direction and external electrical loading throughout the beam thickness direction for tuning the frequency characteristics. The material properties of the composites required for structural analysis are determined by effective medium theory (EMT) and rule of mixture. Using Timoshenko beam theory and Hamilton’s principle, the governing equations for damped nonlinear free vibration of the beam are derived and solved numerically by differential quadrature (DQ) and direct iterative methods. The effects of the attributes of the electrical loading and the GPL fillers on the damped free vibration characteristics are investigated. The analysis shows that when the GPL concentration is greater than the percolation threshold, the voltage of the electrical loading and GPL aspect ratio start to play a vital role in the damped vibration. The nonlinear damped frequency of the hinged-hinged (H–H) beam decreases by 83.8% when the voltage increases from 0 to 30 V. It is found that there exist two critical AC (alternating current) frequencies, i.e., approximate 10−3 Hz and 102 Hz, around which the primary damped natural frequency has a sudden jump as AC frequency either slightly increases or decreases. The vibration characteristics presented demonstrate the potential of developing smart composite structures whose vibration characteristics can be actively tuned by changing the attributes of the applied electrical loading.

2

Electrochemical copper composite coatings with graphene as a dispersion phase

Buczko Z., Derewnicka D., Okurowski W., Koziński R., Kozłowski M., Krupka J.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 1

56--61

EN

The research on electrodeposition of composite copper coatings with graphene flakes was carried out. The deposition was conducted in typical acid sulphate solutions with organic additives. The processes were carried out with the use ofdirect and puhe currants. The incorporation of graphene flakes into the base coating took place during the application of pulse current. The microscopic and EDS examinations of the obtained Cu/graphene coatings were carried out, their hardness was measured, and also their tribological properties and electrical conductivity were evaluated. The deposited Cu/graphene composite coatings showed the increased hardness and greater resistance to wear when compared to the copper coatings and maintain their high electrical conductivity.

PL

Przeprowadzono próby osadzania powłok kompozytowych miedzianych z płatkami grafenowymi. Osadzanie prowadzono w konwencjonalnych roztworach kwaśnych siarczanowych z dodatkami organicznymi. Procesy prowadzono z zastosowaniem prądu stałego i impulsowego. Wbudowywanie fazy grafenowej w powlokę, zachodziło podczas stosowania prądu impulsowego. Wykonano badania otrzymanych powłok mikroskopowe i EDS, zmierzono twardość, oceniono właściwości tribologiczne oraz przewodność elektryczną. Powłoki miedź/grafen w stosunku do powłok miedzianych wykazywały większą twardość, lepszą odporność na ścieranie oraz niepogorszoną przewodność elektryczną.

3

Silver matrix composites consolidated and hot extruded from ball milled powders strengthened with different types of graphene platelets

Dutkiewicz J., Ozga P., Pstruś J., Maziarz W., Grzegorek J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

207--211

EN

Silver matrix composites containing 1÷2% graphene platelets of various thicknesses were uniaxially hot pressed at 480°C in vacuum from powders ball milled for 5 hours. Two kinds of graphene nanoplatelets were added: (i) - nanoflakes (FLRGO) of a thickness 2÷4 nm, which led to a higher hardness (35÷49 HV) and slightly lower electrical resistivity of the composites, than that of pure hot pressed Ag and (ii) - nanographite platelets (N006) 10÷20 nm thick as confirmed by electron microscopy, which caused a similar increase in hardness up to 34÷45 HV and about a 40% higher electrical resistivity than that of pure hot pressed Ag. SEM studies showed a more homogeneous microstructure of the composites with the FLRGO graphene additions. TEM studies confirmed refinement of the thickness and lateral size of the graphene particles after milling and hot compaction down to a few nm manifested by diffused electron diffraction. The hot extrusion of hot pressed composites with FLRGO platelets caused the growth of graphene platelets and coagulation of the platelets, which contributed to a higher hardness and electrical resistivity.

PL

Kompozyty na osnowie srebra z dodatkiem płytek grafenowych o różnej grubości zostały wykonane poprzez jednoosiowe prasowanie w temperaturze 480°C z proszków mielonych 5 godzin w młynkach kulowych. Zastosowano dwa rodzaje płytek grafenowych: (i) nanopłatki FLRGO z firmy Nanomaterials o grubości 2÷4 nm, które powodowały wzrost twardości kompozytów na osnowie srebra, do wielkości 35÷49 HV i nieznaczny spadek oporności w stosunku do czystego prasowanego z proszku srebra oraz (ii) płytki nanografitu N006, których dodatek w ilości 2% wag. potwierdzono za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej i elektronowej z firmy Angstron Materials o grubości płytek 10÷20 nm, powodował wzrost twardości do 34÷45 HV i oporności elektrycznej o około 40% w stosunku do czystego prasowanego z proszku srebra. Badania mikrostruktury metodami SEM wykazały występowanie bardziej jednorodnej mikrostruktury w kompozytach zawierających płytki grafenowe FLRGO. Badania TEM wykazały rozdrobnienie płytek N006 po mieleniu i prasowaniu, co powodowało silne rozmycie refleksów 002 grafenu w związku ze zmniejszeniem wielkości cząstek w płytkach do kilku nm. Prasowanie na gorąco spowodowało z kolei wzrost wielkości cząstek w płytkach i koagulację płytek, co wpłynęło na wzrost twardości i oporności elektrycznej.

4

Copper matrix composites strengthened with carbon nanotubes or graphene platelets prepared by ball milling and vacuum hot pressing

Stolarska J., Dutkiewicz J., Maziarz W., Pstruś J., Wójcik A., Ozga P.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

174--180

EN

In this study copper matrix composites with two types of additions i.e. graphene platelets in the amount of 1÷2 wt.% or multiwall carbon nanotubes in the amount of 1÷3 wt.% were studied. Two types of graphene platelets were applied: of a fine thickness of 2÷4 nm and coarser of a 10÷20 nm plate thickness. The addition of finer graphene platelets to copper causes less strengthening, but smaller electrical resistivity, while the addition of MWCNTs causes an increase in hardness in comparison to graphene platelets and slightly higher resistivity growing with the amount of nanotubes. SEM and TEM studies allowed to determine that carbon nanotubes and copper grain size are refined during milling which does not change after consolidation. In the samples with graphene, a more homogeneous distribution of platelets was observed in the case of fine graphene, while platelet conglomerates in the case of coarser graphene tend to occur after the consolidation process at the copper particle boundaries.

PL

W niniejszej pracy opracowano sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi, wzmacnianych różnymi typami węgla, tj. wielościennymi nanorurkami węglowymi w ilości 1÷3% obj. oraz płatkami grafenowymi w ilości 1÷2% wag. Wytypowano dwa rodzaje płytek grafenowych dostępnych komercyjnie pod nazwą: N006 o grubości 10÷20 mm oraz cieńsze FL-RGO o grubości 2÷4 mm. Dodawanie drobniejszych płatków grafenowych do miedzi powoduje mniejsze umocnienie i mniejszy opór elektryczny, natomiast dodanie wielościennych nanorurek węglowych (MWCNTs) powoduje wzrost twardości w porównaniu do płatków grafenu i niewiele większą oporność wzrastającą wraz z ilością nanorurek. Badania na skaningowym mikroskopie elektronowym SEM oraz transmisyjnym mikroskopie elektronowym TEM pozwoliły ustalić, że mieszanina MWCNTs oraz proszku miedzi podczas mielenia w młynie kulowym zmienia się, tworząc najpierw duże konglomeraty, a po 32 godzinach mniejsze ziarna miedzi oraz rozdrobnione nanorurki. Ponadto analiza badań ze spektroskopii Ramanowskiej ujawniła, że nanorurki węglowe ulegają pewnego rodzaju deformacji, zwiększając tym samym stopień zdefektowania. W kompozytach z dodatkiem grafenu stwierdzono bardziej jednorodny rozkład płatków w ziarnach miedzi w przypadku drobnego grafenu, podczas gdy w przypadku grubszych płatków grafenu tworzą się konglomeraty, które po procesie konsolidacji występują na granicach cząstek proszku miedzi.