Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Low-temperature powder paint modified with graphene oxide

Pojnar Katarzyna, Pilch-Pitera Barbara, Roś Natalia, Florczak Łukasz

Ochrona przed Korozją

|

2024

|

nr 2

30--39

EN

The aim of this study was to obtain low temperature polyurethane powder paint based on a thermosetting acrylic resin modified with graphene oxide (GO) and to investigate the protective properties of the coatings. The acrylic resin was synthesised by the radical copolymerisation reaction of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), methyl methacrylate (MMA) and n-butyl acrylate (BA). Graphene oxide was added to the resin at the synthesis stage in appropriate amounts by weight (so-called in situ method). An optimal amount of added graphene oxide of 0.5 wt% had a significant effect on the final result. Thanks to the use of a commercial crosslinker (VESTANAT B 1358/100), the coatings cured at a relatively low temperature (160°C). The curing process of the coatings was studied by differential scanning calorimetry (DSC). The cross-linked coatings were examined for appearance, physical and chemical properties, and resistance to corrosive media by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The presence of a modifier in the form of graphene oxide increased the hardness, scratch resistance, ductility, contact angle and resistance to corrosive media of the coatings obtained.

PL

Celem badań opisanych w artykule było otrzymanie niskotemperaturowych poliuretanowych powłok proszkowych na bazie termoutwardzalnej żywicy akrylowej modyfikowanej tlenkiem grafenu (GO) oraz określenie właściwości ochronnych powłok. Żywica akrylowa została zsyntezowana w reakcji kopolimeryzacji wolnorodnikowej metakrylanu 2-hydroksyetylu (HEMA), metakrylanu metylu (MMA) i akrylanu n-butylu (BA). Tlenek grafenu został dodany do żywicy na etapie syntezy w odpowiednich ilościach wagowych (metodą in situ). Istotny wpływ na wynik końcowy miała optymalna ilość dodanego tlenku grafenu – na poziomie 0,5% wag. Dzięki zastosowaniu komercyjnego środka sieciującego VESTANAT B 1358/100 powłoki utwardzały się w stosunkowo niskiej temperaturze (160°C). Przebieg procesu utwardzania powłok badano za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Usieciowane powłoki analizowano pod kątem wyglądu, właściwości fizykochemicznych oraz odporności na media korozyjne, wykonując pomiar metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Obecność modyfikatora w postaci tlenku grafenu zwiększyła twardość, odporność na zarysowanie, tłoczność, kąt zwilżania oraz odporność na media korozyjne otrzymanych powłok.

2

Zinc and graphene oxide composites as new protective coatings for oil and gas pipes

Asghar M. Sajid Ali, Amir Muhammad, Hussain Umer, Sabri Mohammed M.

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 7-8

378--385

EN

A method was developed to obtain a durable coating consisting of zinc and graphene oxide (Zn-GO) in order to reduce the mechanical wear and tear rate of oil and gas pipelines made of steel. Graphene oxide was obtained from graphite by wet chemical oxidation (unmodified and modified Hummers’ method) using potassium permanganate and sulfuric acid. The process was carried out at various temperatures. The steel was covered with an ultrathin layer of Zn-GO using the electrophoretic deposition method. The GO particle size (< 90 nm) was confirmed by XRD and laser analysis. For GO particles obtained by the modified Hummers’ method, a significant correlation was observed in the scratch (R2 = 0.87) and the Vickers microhardness tests (R2 = 0.93), which indicates a lower wear rate of Zn-GO-coated steel.

PL

Opracowano metodę otrzymywania trwałej powłoki składającej się z cynku i tlenku grafenu (Zn-GO) w celu zmniejszenia zużycia mechanicznego rurociągów naftowo-gazowych wykonanych ze stali. Tlenek grafenu pozyskano z grafitu metodą mokrego utleniania chemicznego (niezmodyfikowana i zmodyfikowana metoda Hummersa) z użyciem nadmanganianu potasu i kwasu siarkowego. Proces prowadzono w różnej temperaturze. Stal powlekano ultra cienką warstwą Zn-GO techniką osadzania elektroforetycznego. Metodą XRD i analizą laserową potwierdzono wielkość cząstek GO (≤ 90 nm). Dla cząstek GO otrzymanych zmodyfikowaną metoda Hummersa zaobserwowano znaczącą korelację w teście zarysowania (R2 = 0.87) i mikrotwardości Vickersa (R2 = 0.93), co świadczy o mniejszym stopniu zużycia stali pokrytej powłoką Zn-GO.

3

Wpływ nanocząstek FeNi3/SiO2/GO na właściwości mechaniczne i trwałość betonu

Shandiz Afshin Charani, Honarbakhsh Amin, Zhiani Rahele, Amarloo Fatemeh

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 4

255--267

PL

Najnowsze badania wskazują na to, że nanomateriały mogą częściowo zastąpić cement w kompozytach cementowych. Ostatnio zaproponowanym zamiennikiem cementu w betonie są nanokompozyty tlenku grafenu. W związku z tym, w tym badaniu laboratoryjnym, zsyntetyzowano nanocząstki FeNi3/SiO2/GO [NFSG] oraz nanocząstki SiO2 [NS] i potwierdzono za pomocą analiz FTIR, SEM i TEM ich właściwości. Następnie zastąpiono nimi częściowo cement w ilości 1, 2 i 3% jego masy i określono ich wpływ na właściwości mechaniczne i trwałość próbek w wieku 7, 28 i 90 dni. Wyniki sugerują, że składy o najlepszych właściwościach mechanicznych przyniosły najlepsze rezultaty. W betonach tych wprowadzono 2% NFSG i 2% NS jako zamienniki cementu. Po 28 dniach beton zawierający NFSG zwiększył wytrzymałość na ściskanie o 15% i wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu o 13%. Widma FTIR wykazały, że próbka zawierająca 2% NFSG wytworzyła więcej żelu C-S-H, poprawiając mikrostrukturę betonu, a tym samym jego właściwości.

EN

Recent research in the construction industry supports the idea that nanomaterials can partially replace cement. A recently suggested material as a suitable substitute for cement in concrete is graphene oxide nanocomposite. As a result, in this laboratory study, FeNi3/SiO2/GO nanoparticles [NFSG] and SiO2 nanoparticles [NS] partially replace cement by 1, 2, and 3% by mass after their synthesis and confirmation by FT-IR, SEM and TEM analyses and their impact on the mechanical and durability characteristics of the specimens at ages 7, 28, and 90 days were examined. The findings imply that the designs with the highest mechanical properties tests produced the best results. These designs used 2% of NFSG and 2% of NS substituting cement. After 28 days, NFSG-containing concrete increased compressive strength by 15% and splitting tensile strength by 13%. FTIR spectra demonstrated that specimen containing 2% of NFSG produced more C-S-H [calcium silicate hydrate] gel, improving the microstructure of concrete and subsequently its properties.

4

Ocena skuteczności filtracji półmasek filtrujących wobec nanoaerozolu zredukowanego tlenku grafenu

Makowski Krzysztof, Owczarek Oliwia, Brochocka Agnieszka

Bezpieczeństwo Pracy : nauka i praktyka

|

2023

|

nr 8

17-21

PL

W artykule przedstawiono skuteczność filtracji półmasek filtrujących klasy FFP2 i FFP3 wobec nanocząstek zredukowanego tlenku grafenu. Sprzęt ochrony układu oddechowego został wybrany spośród wielu produktów powszechnie dostępnych na rynku. Pomiary penetracji przeprowadzono z użyciem 0,02-proc. zawiesiny wodnej zredukowanego tlenku grafenu przy przepływie nanoaerozolu 95 l/min. Wartość penetracji odczytywano dla cząstek o wielkości do 100 nm. Przedstawione wyniki badań pokazują, że stosowana obecnie klasyfikacja półmasek filtrujących według normy EN 149:2001+A1:2009, oparta na standardowych aerozolach testowych, nie ma przełożenia na ochronę przed nanoaerozolami zredukowanego tlenku grafenu. W przypadku zbadanych półmasek filtrujących wartości penetracji nanocząstek zredukowanego tlenku grafenu dla większości próbek przekroczyły dopuszczalny zakres określony we wspomnianej normie. W związku z tym konieczne jest opracowanie wytycznych doboru sprzętu ochrony układu oddechowego przeznaczonego do stosowania w warunkach obecności nanocząstek, w tym zredukowanego tlenku grafenu.

EN

The article presents the assessment of filtration efficiency of filtering half mask FFP2 and FFP3 against nanoparticles of reduced graphene oxide. Respiratory protective devices were selected from among many commonly available on the market. Penetration measurements were carried out with a 0.02% water suspension of reduced graphene oxide at a nanoaerosol flow of 95 l/ min. The penetration value was read for particles up to 100 nm in size. The presented research results show that the currently used classification of filtering respirators according to the EN 149:2001+A1:2009 standard, based on standard test aerosols, does not reflect the protection against reduced graphene oxide nanoaerosols. The penetration values against the graphene nanoparticles of the tested filtering half masks exceeded the admissible range of penetration according to the above-mentioned standard for most of the samples. Therefore, it is necessary to develop guidelines for the selection of respiratory protective equipment intended for use in the presence of nanoparticles, including reduced graphene oxide.

5

Separation of molybdenite from chalcopyrite, using graphene oxide as a novel depressant

Namiranian Afshin, Noaparast Mohammad, Tonkaboni Sied Ziaedin Shafaei

Archives of Mining Sciences

|

2023

|

Vol. 68, no. 1

71--86

EN

In this research, graphene oxide was introduced as an efficient flotation reagent for the selective separation of molybdenite from chalcopyrite. The performance of graphene oxide and its adsorption mechanism on chalcopyrite were investigated by flotation tests, FTIR spectra, and XPS measurements. First, graphene oxide was synthesised, and then its performance was evaluated by SEM, XRD, and EDX. Flotation tests were carried out in a hallimond flotation cell with a volume of 300 ml. Optimum flotation values were achieved at pH = 9 by adding 250 g/t of PAX (Potassium Amyl Xanthate) as a collector and 50 g/t of A65 (Poly Propylene Glycol) as a frother. The results showed high recovery, around 80% for molybdenite, while chalcopyrite was depressed in high amounts by employing 11 kg/t of graphene oxide as a depressant. Compared to common chalcopyrite depressants such as NaHS, Na2S, and C2H3NaO2S, graphene oxide had a higher potency in depressing, which can be applied as a green-depressant in the separation of molybdenite from chalcopyrite by the flotation process. Also, the validity of the depressing effect on chalcopyrite was verified by XPS and FTIR spectra.

6

Self-healing epoxy/PDMS/graphene oxide nanocomposites for anti-corrosive applications

Moorthi Krishna, Saxena Vishesh, Prasanna Sanka R.V. Siva, Rana Sravendra

Chemical and Process Engineering

|

2022

|

Vol. 43, nr 2

137–-145

EN

This study discusses the synthesis, characterization and development of self-healing nanocomposite of amino-terminated PDMS (Polydimethylsiloxane), Epoxy (EPON828 ̧ Diethylenetriamine (DETA)), and Graphene Oxide (GO). GO was prepared using a modified Hummer’s method and was incorporated into the PDMS-Epoxy composite in various ratios (0.1 wt.%, 0.3 wt.%, and 0.5 wt.%) using toluene as the dispersing medium. Fourier Transform Infrared Spectroscopy was used for confirming the presence of the designed/prepared structures, and thermo-mechanical analysis was performed to test the change in glass transition temperature and initiation temperature of self-healing process. The composite resins were coated on mild steel substrates by curing freshly prepared resins over the substrates at elevated temperatures. The corrosion behavior of mild steel in 3.5 wt.% NaCl solution before and after the coatings was studied using Tafel Electrochemical Polarization test. The self-healing properties of the materials were also studied by applying cuts on the material and letting them heal under elevated temperatures, and the results showed that the prepared coating demonstrated an effective corrosion resistance for mild steel for various marine applications

7

Regenerated Cellulose/Graphene Composite Fibers with Electroconductive Properties

Kulpinski Piotr, Jeremiasz K. Jeszka, Malolepszy Artur, Stobinski Leszek

Autex Research Journal

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

177--183

EN

Conductive cellulose fibers may find application in producing antistatic materials and fibrous electronic elements for smart textiles (textronics). In this paper, we present a method of fabrication of cellulose fibers modified with the reduced graphene oxide (rGO) and graphene oxide (GO). The fibers were obtained by using N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) as a direct solvent, adding dispersion of GO during the cellulose dissolution process. In the next step, the GO enclosed in the fibers was reduced for ca. half an hour at 90°C with the excess of water solution of hydrazine to obtain fibers containing rGO. The viscosity of the spinning solution increased when GO was added; however, the difference is important at low shearing rates but decreases at high shearing rates, similar to that used in the process of fiber spinning. Cellulose fibers containing 3, 4, 6, and 10% w/w of rGO were obtained. Fiber morphology was studied using electron microscopy. The results of the electrical properties’ measurements showed that the conductivity of modified fibers strongly depends on the concentration of rGO. At 10% rGO conductivity was 9 x 10−3 S/cm. The mechanical properties of the obtained fibers were slightly changed by the presence of GO and rGO. Tenacity and elongation at break decreased with the increase in the content of GO and rGO in the fibers but remain at an acceptable level from the textiles processing point of view.

8

Wpływ dodatku tlenku grafenu na poprawę właściwości betonu

Wydra Małgorzata, Szulc Hubert

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 4

294--306

PL

Celem przeprowadzonych badań było wyjaśnienie, w jaki sposób dodanie tlenku grafenu do betonu wpływa na jego wybrane właściwości, a mianowicie: wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie oraz zginanie, przepuszczalność powietrza, sorpcyjność, nasiąkliwość, mrozoodporność i przewodnictwo ciepła. W analizowanych seriach próbek stwierdzono, że dodatek tlenku grafenu w większości przypadków zmniejszał wytrzymałość na ściskanie. Jednak równocześnie poprawiał wybrane właściwości, a przede wszystkim wytrzymałość na zginanie – poprawa o 7%, i na rozciąganie – poprawa o 6%, w przypadku betonu z dodatkiem 0,005% tlenku grafenu. Jako planowany zakres badań zaproponowano analizy mieszanek betonowych o większej płynności i metody uśredniania mieszanek.

EN

The aim of the research was to explain how the addition of graphene oxide [GO] to concrete influences performance parameters such as compressive, tensile, and flexural strength, air permeability, sorptivity, absorbability, frost resistance, and thermal conductivity. It was found that the addition of GO in most cases decreased the compressive strength. Nevertheless, an improvement of selected parameters has been observed, eg, an increase in flexural strength by 7% and a split tensile strength by 6% for concrete with GO in the content of 0.005%. Concrete mixes with higher fluidity and improvement of homogenization procedures are suggested for future research areas.

9

Badanie właściwości mechanicznych i trwałości betonu zawierającego nanocząstki Fe3O4/SiO2/tlenek grafenu i tlenku grafenu

Saliani Mehdi, Honarbakhsh Amin, Zhiani Rahele, Mojtaba Movahedifar Seyed, Motavalizadehkakhky Alireza

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 1

67--82

PL

Najnowsze badania w przemyśle materiałów budowlanym uzasadniają częściowe zastąpienie cementu nanomateriałami. Nanokompozyt tlenku grafenu jest materiałem, który został ostatnio zaproponowany jako dodatek do betonu. Brak jest jednak badań nad zastosowaniem tych syntetycznych związków w betonie, a także niewiele wiadomo o wpływie tych materiałów na właściwości mechaniczne i trwałość betonu. Dlatego w niniejszej pracy laboratoryjnej, przeprowadzeniu syntezy nanocząstek Fe3O4/SiO2/ tlenek grafenu i nanocząstek tlenku grafenu oraz potwierdzono je wynikami analiz spektroskopii w podczerwieni oraz za pomocą skaningowej i trasmisyjnej mikroskopii elektronowej. Nanocząstki te dodawano do betonu jako zamiennik cementu w ilości 1, 2, 3 i 4% masy cementu i zbadano ich wpływ na właściwości mechaniczne i trwałość próbek po 7, 28 i 90 dniach. Wyniki badań wykazują, że najlepsze wyniki w badaniach właściwości mechanicznych uzyskały mieszanki, w których cement zastąpiono odpowiednio 2% nanocząstek Fe3O4/ SiO2/tlenek grafenu oraz 3% nanocząstek tlenku grafenu. Beton zawierający nanocząstki Fe3O4/SiO2/tlenek grafenu zwiększył wytrzymałość na ściskanie o 14% i wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu o 12% po 28 dniach utwardzania. Również w próbce zawierającej 2% nanocząstek Fe3O4/SiO2/tlenek grafenu zaobserwowano największą odporność na środowisko kwasowe najmniejszą przepuszczalność. Natomiast w teście ultradźwiękowym stwierdzono największą prędkość przejścia fali ultradźwiękowej w porównaniu z próbkami zawierającymi nanocząstki tlenku grafenu i z próbką wzorcową.

EN

Recent research in the construction industry justifies the partial replacement of cement by nanomaterials. Graphene oxide nanocomposite is a material that has been recently proposed as a suitable alternative for part of cement in concrete. However, there is no research on the addition of these synthetic compounds to concrete, and little is known about the effect of these materials on the mechanical and durability properties of concrete. Therefore, in this laboratory study, the synthesis of Fe3O4/SiO2/GO and GO nanoparticles was performed and confirmed with FT-IR, SEM, TEM analyses. These nanoparticles partially replaced cement by 1, 2, 3, and 4 % by mass of the cement, and their effect on mechanical and durability properties of concrete at the ages of 7, 28, and 90-day, were investigated. The results suggest that mixtures in which 2% Fe3O4/SiO2/GO and 3% GO substituted cement yielded the best results in the mechanical properties tests. Concrete containing Fe3O4/SiO2/GO nanoparticles enhanced compressive strength by 14% and splitting tensile strength by 12% after 28-days of curing. Also, concrete containing 2% Fe3O4/SiO2/GO, had the highest resistance to an acidic environment, the lowest permeability, and the highest transient pulse velocity in the ultrasonic test, compared to the specimen containing GO nanoparticles and the control sample.

10

The Fabrication of Cassava Silk Fibroin-Based Composite Film with Graphene Oxide and Chitosan Quaternary Ammonium Salt as a Biodegradable Membrane Material

Zhao Shuqiang, Ma Pibo, Wan Ailan, Huang Jiwei, Yu Houyong, Lai Enping, Lin Haitao, Miao Xuhong, Yue Xinxia

Autex Research Journal

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

459--466

EN

A novel and excellent composite film was fabricated by simply casting cassava silk fibroin (CSF), chitosan quaternary ammonium salt (HACC), and graphene oxide (GO) in an aqueous solution. Scanning electron microscope images showed that when GO was dispersed in the composite films, the surface of CSF-based composite film became rough, and a wrinkled GO structure could be found. When the content of GO was 0.8%, the film displayed a higher change with respect to the breaking strength and elongation, respectively, up to 97.69 ± 3.69 and 79.11 ± 1.48 MPa, keeping good thermal properties because of the incorporation of GO and HACC. Furthermore, the novel CSF/HACC/GO composite film demonstrates a lower degradation rate, implying the improvement of the resistance to the enzyme solution. Especially in the film with 0.8 wt% GO, the residual mass arrived at 64.35 ± 1.1% of the primary mass after 21 days compared with the CSF/HACC film. This would reclaim the application of silk-based composite films in the biomaterial field.

11

Analytical study of the damping vibration behavior of the metal foam nanocomposite plates reinforced with graphene oxide powders in thermal environments

Zhang Chunwei, Wang Limin, Eyvazian Arameh, Khan Afrasyab, Sebaey Tamer A., Farouk Naeim

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

100--122

EN

This article performs an analytical study on the damping vibration behavior of metal foam nanocomposite plate reinforced with graphene oxide powders (GOPs) in thermal environment. The GOPs are dispersed through the thickness of the structure according to three functionally graded (FG) and one uniform distribution patterns. The Halpin–Tsai micromechanical model is chosen for estimating the effective material properties of the structure having GOPs as reinforcement phase. Also, different porosity types are taken into account for the metal foam matrix. The plate is resting on a three-parameter viscoelastic medium containing Winkler and Pasternak layers in combination with viscous dampers which can dissipate the oscillation of the structure in some special cases. The Governing differential equations are derived via Hamilton’s principle on the basis of refined higher order shear deformation theory and then solved with employing Galerkin solution method to obtain the natural frequencies of the proposed structure. Moreover, various boundary conditions (B.Cs) including simply supported, fully clamped and different combinations of these B.Cs are considered in this study. The influences and confrontation of different significant parameters such as GOPs’ weight fraction, foundation parameters, aspect and side-to-thickness ratios, porosity coefficients, thermal environment, and FG patterns are investigated through various graphical and numerical results. Our findings declare that the dynamic behavior of the graphene oxide powder reinforced metal foam (GOPRMF) plate remarkably depends on these parameters.

12

Effect of graphene oxide additive on the structure of composite cellulose fibers

Gabryś Tobiasz, Ślusarczyk Czesław

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 9

646--650

EN

The paper presents results of investigations on the effect of the addition of graphene oxide (GO) on the structural properties of composite cellulose fibers (CEL). GO/CEL fibers were obtained from a solution of CEL in ionic liquid – 1-ethyl-3-methylimidazole acetate – with the addition of GO dispersion in DMF. A classic wet spinning method was used using water and methanol as coagulants. Results have shown that the addition of GO increases the crystallinity of fibers to 31–40.8%. Moreover, these results indicate a significant impact of the coagulant used in the fiber forming process. Methanol coagulated fibers have greater porosity and larger pore sizes than water coagulated fibers.

PL

Przedstawiono badania wpływu dodatku tlenku grafenu (GO) na właściwości strukturalne kompozytowych włókien celulozowych (CEL). Włókna GO/CEL otrzymywano z roztworu CEL w cieczy jonowej – octanie 1-etylo-3-metyloimidazolu – z dodatkiem dyspersji GO w DMF. Zastosowano klasyczną metodę formowania włókien na mokro z zastosowaniem wody oraz metanolu jako koagulantów. Badania wykazały, że dodatek GO wpływa na wzrost stopnia krystaliczności włókien do wartości 31–40,8%. Ponadto wyniki te wskazują na znaczny wpływ koagulantu stosowanego w procesie formowania włókien na ich strukturę. Włókna koagulowane metanolem mają większą porowatość i większe rozmiary porów niż włókna koagulowane wodą.

13

Tlenek grafenu - nanomateriał do wytwarzania półprzepuszczalnych membran

Bodzek Michał, Konieczny Krystyna

Instal

|

2020

|

nr 1

40--44

PL

W artykule przedstawiono metody syntezy membran kompozytowych opartych na grafenie, ich właściwości i możliwości aplikacyjne. Omówiono również funkcje chemiczne i fizyczne pochodnych grafenu, które wpływają na efektywność odsalania wody i właściwości anty-foulingowe. Przedstawiono metody funkcjonalizacji grafenu i jego pochodnych, zwiększające stabilność warstwy aktywnej, retencję soli, przepuszczalność wody, oraz mechanizm transportu jonów i zmniejszania foulingu. Membrany wykonane z tych materiałów pozwalają na osiągnięcie znacznie wyższego strumienia wody/permeatu niż stosowane obecnie poliamidowe cienkowarstwowe membrany kompozytowe.

EN

In this paper methods of synthesis of membranes containing graphene and its derivatives, their properties and application areas are discussed. Chemical and physical functions of graphene and graphene oxide influencing water desalination efficiency and antifouling properties are also described. The article shows the methods of graphene functionalization and its derivatives, increasing the stability of the active layer, salt retention, permeability of water and the ion transport mechanism and reduction of fouling. Membranes made of these materials enable to obtain significantly higher water/permeate fluxes than in the case of currently used thin film composite polyamide membranes.

14

The analysis of surface morphology, band gaps and optical properties of PAN/GO thin films

Matysiak W., Adamczyk K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2020

|

Vol. 101, nr 2

49--56

EN

Purpose: PAN/GO nanocomposites are gaining more and more interest from research and industrial environments. According to theoretical studies and experimental tests, PAN/ GO exhibits excellent properties such as tensile strength, good thermal and electrical conductivity, excellent thermal and tribological properties. Thanks to this property, the composite is considered the ideal successor to the nanocomposites used so far. The PAN/GO nanocomposite has great potential in the filtration, automotive, electrical and photovoltaic industry. Design/methodology/approach: The spin-coating process is used to produce thin layers by centrifuging a liquid substance on flat surfaces. The advantages of the spin- coating process are simplicity and ease with which the process can be carried out. Due to the ability to high spin speeds, high airflow leads to fast drying time, which in turn results in high consistency in both macroscopic and nanometre scales. The spin-coting method is usually the starting point and reference point for most academic and industrial processes that require a thin and uniform coating. The use of spin coating has a wide spectrum. This technique can be used to coat small substrates (from a few square mm) up to the coating of flat displays, e.g. TV sets, which may have a meter or more in diameter. Findings: Among the existing methods for producing thin layers, including physical and chemical methods for gas phase deposition or the self-assembly process, the spin-coating process makes it possible to produce uniform thin nanocomposite layers in an easy and cheap way. Spin coating is usually the starting point and reference point for most academic and industrial processes that require a thin and uniform coating. The advantage of the method is the wide spectrum of use. It is used for coating substrates with everything from photoresists, insulators, organic semiconductors, synthetic metals, nanomaterials, metal precursors and metal oxides, transparent conductive oxides and many other materials. Often, spin coating is used to unravel polymer layers or photoresist on semiconductor substrates. Research limitations/implications: Due to the ongoing research on the potential applications of PAN/GO thin layers, including electronics, automotive and photovoltaics, it is worth trying to optimize the parameters of the spin-coiling process such as rotational speed or duration of the process. It is also worth trying to optimize the concentration of GO in the nanocomposite. Practical implications: Despite mixing the solution with an ultrasonic homogenizer to disperse the nanoparticles, the particles dispersed to form a rough surface. Originality/value: Low-cost, easy to carry out method of producing thin nanocomposite layers, having significant application in laboratory environments.

15

The effect of graphene additive on the tribological properties of bionic lubricant compositions tested by thE SRV method

Molenda Jarosław, Michalczewski Remigiusz

Tribologia

|

2019

|

nr 6

47--56

EN

The aim of the study was to investigate the effect of the addition of graphene dispersion on anti-wear properties of bionic lubricant compositions based on aqueous sodium hyaluronate solutions. Tribological tests were carried out using a SRV tester, enabling the tests to be carried out in conditions of linear oscillating movement of the bullet-shield type association in which the ball was made of aluminium oxide and the disc was made of bearing steel 100Cr6. For research, a 0.5% solution of sodium hyaluronate in water (composition BSS2) was chosen, which was the base to which the graphene additive was introduced. During the main stage of work, three lubricant compositions were tested, i.e., as well as BSS2 solution, into which 0.05% m/m or 0.1% m/m graphene oxide was introduced, respectively. The study allowed the observation of a clear anti-wear effect associated with the introduction of graphene preparations into the hyaluronan base, manifested in a change in the trend of the graph of the coefficient of friction over time. In addition, a reduction in the volume wear of friction node components was found. Based on the analysis of tribological research results, it was found that the anti-wear effect of the lubricant on the friction elements of the steel-ceramic material combination increases with increasing the content of the graphene preparation in the lubricant composition.

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu dodatku dyspersji grafenowej na właściwości przeciwzużyciowe bionicznych kompozycji smarowych na bazie wodnych roztworów hialuronianu sodu. Badania tribologiczne przeprowadzono, stosując tester SRV, umożliwiający realizację testów w warunkach liniowego ruchu oscylacyjnego skojarzenia typu kula–tarcza, w którym kula wykonana była z tlenku aluminium, a tarcza ze stali łożyskowej 100Cr6. Do badań wybrano 0,5-procentowy roztwór hialuronianu sodu w wodzie (kompozycja BSS2), stanowiący bazę, do której wprowadzano dodatek grafenowy. Podczas zasadniczego etapu prac testowano trzy kompozycje smarowe, tj., kompozycję BSS2, a także roztwór BSS2, do którego wprowadzono odpowiednio 0,05% m/m lub 0,1% m/m tlenku grafenu. Przeprowadzone badania pozwoliły na zaobserwowanie wyraźnego efektu przeciwzużyciowego związanego z wprowadzeniem preparatów grafenu do bazy wodno-hialuronianowej, przejawiającego się zmianą trendu wykresu zależności współczynnika tarcia w czasie. Ponadto stwierdzono redukcję zużycia objętościowego elementów węzła tarcia. Na podstawie analizy wyników badań tribologicznych stwierdzono, iż efekt przeciwzużyciowego oddziaływania substancji smarowej na elementy trące skojarzenia materiałowego stal–ceramika wzrasta wraz z podwyższaniem zawartości preparatu grafenowego w kompozycji smarowej.

16

Graphene - the Nanomaterial for Preparation of Next Generation Semipermeable Membranes

Bodzek Michał, Konieczny Krystyna

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

112--140

EN

In recent decades, novel and promising materials (e.g. carbon nanotubes, nanoporous graphene and graphene oxide) suitable to be used in preparation of high-capacity membranes for water desalination and water and wastewater treatment have been developed. Membranes made of NPG and GO materials enable to obtain significantly higher water/permeate fluxes than currently used thin film composite membranes for RO and other separation processes as pervaporation, forward osmosis, capacitive deionization, electrodialysis, or in formation of photocatalytic membranes. Novel composite membrane containing NPG and GO can be divided into freestanding membranes (prepared only from NPF/GO), and polymeric/ceramic membranes modified with the use of graphene-based nanomaterials. Modification of polymeric membranes can be achieved either by introduction of a nanomaterial onto a membrane surface or to a membrane casting solution followed by membrane formation from a polymer and a nanomaterial mixture. The future development of NPG/GO containing membranes should focus on the improvement of their separation features. A lot of effort has to be given to understand and properly explain both, role and interaction mechanisms of graphene-based nanomaterial with a membrane, especially in case of freestanding graphene oxide membranes. GO nanosheets are very promising material for manufacturing of desalination membranes, however more attention has to be dedicated to potential disadvantages such as mechanical instability, nanosheets formation, non-uniform distribution of layers and surface damage. Additionally, the scaling up required for commercial production of ultra-thin membranes of high permeability, based on graphene-oxide, is one of the greatest challenge for scientists and engineers. The success reached in this area will lead to the decrease in energy consumption in RO installation and in other membrane processes. Moreover, the release of nanomaterial from such membranes and their potential toxicity has to be investigated in detail for their further practical use in desalination processes.

PL

W ostatnich dziesięcioleciach opracowano nowe i obiecujące materiały (np. nanorurki węglowe, nanoporowaty grafen i tlenek grafenu) odpowiednie do wytwarzania membran o wysokiej efektywności odsalania i uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Membrany wykonane z NPG i GO pozwalają na osiągnięcie znacznie wyższej wydajności wody/permeatu, niż obecnie stosowane membrany kompozytowe cienkowarstwowe do RO i innych procesów separacji, jak np. perwaporacji, osmozy prostej, dejonizacji pojemnościowej, elektrodializy, lub membran fotokatalitycznych. Nowe membrany kompozytowe zawierające NPG i GO można podzielić na membrany „wolnostojące” (wykonane tylko NPF/GO) i membrany polimerowe/ceramiczne modyfikowane za pomocą nanomateriałów z grafenu. Modyfikację membran polimerowych można osiągnąć albo przez wprowadzenie nanomateriałów na powierzchnię membrany lub do roztworu błonotwórczego, z którego wytwarza się membrany metodą inwersji fazowej. Rozwój membran zawierających NPG/GO powinien koncentrować się na poprawieniu ich własności separacyjnych. Należy uwagę skierować na zrozumienie i prawidłowe wyjaśnienie zarówno roli i mechanizmów interakcji nanomateriału na bazie grafenu z membraną, zwłaszcza w przypadku membran „wolnostojących”. Nano-arkusze GO są bardzo obiecującym materiałem do wytwarzania membran do odsalania wody, należy jednak więcej uwagi zwrócić na potencjalne wady takie jak niestabilność mechaniczna, tworzenie nano-arkuszy, nierównomierny rozkład warstw i uszkodzenia powierzchni. Ponadto, należy rozwiązać powiększanie skali wytwarzania membran, co jest wymagane dla komercjalizacji produkcji membran opartych na grafenie i tlenku grafenu oraz stanowi jedno z największych wyzwań dla naukowców i inżynierów. Sukces osiągnięty w tej dziedzinie doprowadzi do zmniejszenia zużycia energii w instalacji RO i innych procesach membranowych. Należy również szczegółowo zbadać proces uwolnienia nanomateriału z membran i jego potencjalną toksyczność, z uwagi na bezpieczeństwo stosowania membran zawierających nanomateriały.

17

Wybrane właściwości użytkowe wodorozcieńczalnej żywicy akrylowej domieszkowanej tlenkiem grafenu - GO i zredukowanym tlenkiem grafenu - rGO

Nasiłowska Barbara, Wojucki Michał, Mierczyk Jadwiga, Djas Małgorzata

Przegląd Mechaniczny

|

2019

|

nr 10

25--28

PL

W pracy przedstawiono wpływ zawartości tlenku grafenu GO i zredukowanego tlenku grafenu rGO na strukturę, połysk i zmianę charakterystyk odbiciowych powłoki lakierowej utworzonej z wodorozcieńczalnej żywicy akrylowej. Badania wykazały, że wzrost zawartości tlenku grafenu i zredukowanego tlenku grafenu nie powoduje zmian odbicia w zakresie promieniowania UV. W trakcie analizy uzyskanych wyników zaobserwowano, że w zakresie widzialnym 380 – 780 nm nastąpił wzrost i różnica w reflektancji, natomiast w zakresie bliskiej podczerwieni 780 – 2500 nm wartość reflektancji ulega zmniejszeniu. Analiza strukturalna powłok otrzymanych z wodorozcieńczalnej żywicy akrylowej z dodatkiem GO i rGO wykazała, że wprowadzenie pochodnych grafenu w formie proszku powoduje równomierne rozprowadzenie płatków grafenu i mniejszą koagulację niż w przypadku pasty, dzięki czemu nie obserwuje się pogorszenia właściwości aplikacyjnych i powłokotwórczych wodorozcieńczalnej żywicy lakierowej.

EN

The paper presents the influence of the content of graphene oxide GO and reduced graphene oxide rGO on the structure, gloss and change of the reflection characteristics of the varnish coating formed from water-borne acrylic resin. Studies have shown that the increase in graphene oxide and reduced graphene oxide content does not cause reflection changes in the UV range. During the analysis of the obtained results, it was observed that in the visible range 380 – 780 nm there was an increase and difference in reflectance, while in the near infrared range 780 – 2500 nm the value of reflectance decreases. Structural analysis of coatings obtained from waterborne acrylic resin with the addition of GO and rGO showed that the implementation of graphene derivatives in the form of a powder causes even distribution of graphene flakes and less coagulation than in the case of paste, so that no deterioration of application properties and coating-forming water- borne varnish resin.

18

Corrosion of electrodeposited nickel with graphene oxide and its effect on hydrogen evolution in water electrolysis

Flis-Kabulska Iwona, Flis Janusz

Ochrona przed Korozją

|

2019

|

nr 7

220--224

EN

Large scale production of hydrogen by water electrolysis needs effective electrodes made from cheap earth - abundant materials. Widely used are nickel electrodes whose effectiveness can be improved by carbon materials, including graphene and graphene oxide (GO). In this work, electrodeposits of nickel (Ni) and of nickel with GO (Ni/GO) were obtained from the Watts solution without and with GO, respectively. Ni deposits were flat, whereas Ni/GO deposits had cauliflower morphology with developed surface area. Electrochemical behaviour was examined in 0.1 M Na2SO4 . In comparison with Ni, Ni/GO showed higher corrosion rate, higher anodic polarization currents, and higher cathodic hydrogen evolution reaction (HER). Voltammetric cycling to potentials of passivation caused a rise in HER for both materials, but for Ni/GO it was significantly higher. Enhanced HER on Ni/GO was explained mainly by the formation of larger amounts of catalytically active Ni oxides/hydroxides.

PL

Do wytwarzania wodoru w dużej skali przez elektrolizę wody potrzebne są wydajne elektrody z materiałów tanich i obficie występujących na Ziemi. Szeroko stosowane są elektrody niklowe, których sprawność może być poprawiona przez materiały węglowe, włączając grafen i tlenek grafenu (GO). W niniejszej pracy, warstwy niklu (Ni) i niklu z GO (Ni/GO) otrzymywano przez elektroosadzanie z roztworu Watts’a bez i z GO. Warstwy Ni były gładkie, natomiast warstwy Ni/GO miały morfologię typu kalafiora z rozwiniętą powierzchnią. Zachowanie elektrochemiczne badano w 0,1 M Na2SO4. W porównaniu z Ni, Ni/GO wykazywało większą szybkość korozji, większe prądy polaryzacji anodowej i większy katodowy prąd reakcji wydzielania wodoru (RWW). Woltamperometria cykliczna (VA) do potencjałów pasywacji powodowała wzrost RWW na obu materiałach, ale na Ni/GO był on znacznie większy. Zwiększony prąd RWW na Ni/GO wyjaśniono głównie tworzeniem większych ilości katalitycznych tlenków/wodorotlenków niklu.

19

Nanoporowaty grafen – nowy materiał do wytwarzania półprzepuszczalnych membran

Konieczny Krystyna, Bodzek Michał

Instal

|

2019

|

nr 9

40--44

PL

W ostatnich dziesięcioleciach pojawiło się wiele nowych i obiecujących materiałów (np. nanorurki węglowe, nanoporowaty grafen i tlenek grafenu), które mogą zostać wykorzystane w produkcji membran o dużej efektywności odsalania wody i oczyszczania ścieków. W artykule przedstawiono metody syntezy membran kompozytowych opartych na grafenie, ich właściwości i możliwości aplikacyjne. Omówiono również funkcje chemiczne i fizyczne grafenu oraz jego pochodnych, które wpływają na efektywność odsalania wody i właściwości anty-foulingowe. Przedstawiono metody funkcjonalizacji grafenu i jego pochodnych, zwiększające stabilność warstwy aktywnej, retencję soli, przepuszczalność wody, oraz mechanizm transportu jonów i zmniejszania foulingu. Membrany wykonane z tych materiałów pozwalają na osiągnięcie znacznie wyższego strumienia wody/permeatu niż stosowane obecnie poliamidowe cienkowarstwowe membrany kompozytowe do RO. Przedstawiono również aktualny stan wiedzy oraz wyzwania jakie należy rozwiązać w wytwarzaniu nanokompozytowych membran z grafenu i jego pochodnych.

EN

In recent decades, novel and promising materials (e.g. carbon nanotubes, nanoporous graphene and graphene oxide) suitable to be used in manufacturing of high-capacity membranes for water desalination and water and wastewater treatment have been developed. Membranes made of these materials enable to obtain significantly higher water/permeate fluxes than currently used thin film composite polyamide membranes. In this paper methods of synthesis of membranes containing graphene and its derivatives, their properties and application areas have been discussed. Chemical and physical functions of graphene and graphene oxide influencing water desalination efficiency and antifouling properties were also described. Additionally, methods of functionalization and techniques of graphene and graphene-derivatives processing enhancing membranes’ active layer stability, retention of salts, water flux, ions transport mechanism and fouling decrease, are also presented.

20

Zastosowanie materiałów grafenowych w tribologii : analiza stanu zagadnienia i badania wstępne

Dąbrowski Igor Jakub, Nogas Patrycja Magdalena, Kałdoński Tadeusz, Nasiłowska Barbara, Djas Małgorzata

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2019

|

Vol. 68, nr 2

81--108

PL

Publikacja ma na celu przybliżenie podstawowych informacji na temat jednego z najbardziej interesujących materiałów ostatnich lat, jakim jest grafen. Zamieszczono w niej informacje dotyczące struktury grafenu oraz niezwykłych właściwości, jakie z niej wynikają. Przedstawione zostały również metody wytwarzania grafenu oraz obszary techniki, w jakich opisywana substancja znajduje zastosowanie, oraz to, jak może zostać wykorzystana w przyszłości. Szczególną uwagę poświęcono formom zastosowania grafenu w tribologii, obejmującym wykorzystanie wspomnianej substancji w materiałach kompozytowych, powłokach ochronnych oraz jako dodatku do substancji smarnych. Publikacja została opracowana w oparciu o informacje i wyniki badań, zamieszczone w krajowych oraz zagranicznych artykułach, a także wyniki wstępnych badań własnych. Wyniki tych badań dotyczą zmian podstawowych parametrów smarnościowych substancji (oleju i smaru plastycznego) zawierających różną ilość tlenku grafenu (lub porównawczo heksagonalnego azotku boru). Rezultaty potwierdziły korzystny wpływ obecności tlenku grafenu w substancji smarującej na jej właściwości smarnościowe.

EN

Present publication describes one of the most interesting materials discovered in recent years, which is graphene. This paperwork contains information about graphene’s structure, properties, applications and methods of synthesis. The special attention has been given to tribological applications of graphene structures, including the usage of the graphene itself in the composite materials, protective integuments, and additives to lubricants (oils, greases). This publication was based on the information and research results published in the international articles and preliminary researches realized at the Military University of Technology as well. The research results concern the changes of basic lubricants’ parameters, which contain different amount of graphene oxide (or comparatively of hexagonal boron nitride). The results obtained during the tests indicate that graphene oxide could improve lubricating abilities of oils and greases.