نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

سنتز و ارزیابی نانوپوشش شفاف گرافن چندلایه برای کنترل اکسیداسیون مس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
در این پژوهش، نانوپوشش شفاف گرافن چندلایه جهت محافظت مس در برابر اکسیداسیون در دمای پائین مورد استفاده قرارگرفت و نقش این پوشش بر حفظ درخشندگی و جلوگیری از تغییر رنگ مس ارزیابی شد. برای این منظور، پوشش گرافن چندلایه با استفاده از فرایند رسوب شیمیایی بخار (CVD) بر زیرلایه مس اعمال شد. پوشش گرافن چندلایه قبل و بعد از آزمون اکسیداسیون با استفاده ازآنالیز رامان، میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی مشخصه یابی شد. علاوه بر این، تغییرات رنگ در فضای رنگ CIE-L*a*b* و درصد بازتاب در محدوده طیف مرئی مطالعه شد. نتایج نشان داد که گرافن چندلایه شفاف ظاهر شفاف مس را پس ازاکسیداسیون حرارتی تا 4 ساعت در دمای °C 200 حفظ می کند. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که پوشش گرافن چندلایه در محافظت از اکسیداسیون و درنتیجه حفظ رنگ مس موثر است. علاوه بر این، نتایج این پژوهش نشان داد که اکسیداسیون گرافن از عیوب و مرزهای دانه‌های گرافن گسترش می یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]         Beyond Provenance: New Approaches to Interpreting the Chemistry of Archaeological Copper Alloys, 2018.
[2]         M.R. Bateni, S. Mirdamadi, F. Ashrafizadeh, J.A. Szpunar, R.A.L. Drew, Oxidation behaviour of titanium coated copper substrate, Surf. Coatings Technol. 139 (2001) 192–199.
[3]         S.H. Cho, S.R. White, P. V. Braun, Self-healing polymer coatings, Adv. Mater. 21 (2009) 645–649.
[4]         A.A. Iqbal, N. Sakib, A.K.M.P. Iqbal, D.M. Nuruzzaman, Graphene-based nanocomposites and their fabrication, mechanical properties and applications, Materialia. 12 (2020). https://doi.org/10.1016/j.mtla.2020.100815.
[5]         S. Böhm, Graphene against corrosion, Nat. Nanotechnol. 9 (2014) 741–742.
[6]         C. Mattevi, H. Kim, M. Chhowalla, A review of chemical vapour deposition of graphene on copper, J. Mater. Chem. 21 (2011) 3324–3334.
[7]         Chaitoglou, S., Bertran, E., Andujar, J.L., Growth Study and Characterization of Single-Layer Graphene Structures Deposited on Copper Substrate by Chemical Vapour Deposition, 2016.
[8]         Li, X., Cai, W., An, J., Kim, S., Nah, J., Yang, D., Piner, R., Velamakanni, A., et al., "Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils", Science, Vol. 324, No. 5932, pp. 1312–1314, 2009.
[9]         Mokrzycki, W., Tatol, M., Color difference Delta E - A survey Colour difference ∆ E - A survey Faculty of Mathematics and Informatics, 2011.
[10]    Ferrari, A.C., Meyer, J.C., Scardaci, V., Casiraghi, C., Lazzeri, M., Mauri, F., Piscanec, S., Jiang, D., et al., "Raman spectrum of graphene and graphene layers", Physical Review Letters, Vol. 97, No. 18, 2006.
[11]    Hodkiewicz J., Application Note: 51946 Characterizing Graphene with Raman Spectroscopy, 2010.
[12]    Nguyen, V.T., Le, H.D., Nguyen, V.C., Ngo, T.T.T., Le, D.Q., Nguyen, X.N., Phan, N.M., "Synthesis of multi-layer graphene films on copper tape by atmospheric pressure chemical vapor deposition method", Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 4, No. 3, 2013.
[13]    Sharma, I., Papanai, G.S., Paul, S.J., Gupta, B.K., "Partial Pressure Assisted Growth of Single-Layer Graphene Grown by Low-Pressure Chemical Vapor Deposition: Implications for High-Performance Graphene FET Devices", ACS Omega, Vol. 5, No. 35, pp. 22109–22118, 2020.
[14]    Deng, B., Wu, J., Zhang, S., Qi, Y., Zheng, L., Yang, H., Tang, J., Tong, L., et al., "Anisotropic Strain Relaxation of Graphene by Corrugation on Copper Crystal Surfaces", Small, Vol. 14, No. 22, 2018.
[15]    Yoon, D., Son, Y.W., Cheong, H., "Negative thermal expansion coefficient of graphene measured by raman spectroscopy", Nano Letters, Vol. 11, No. 8, pp. 3227–3231, 2011.
[16]    Kang, J.H., Moon, J., Kim, D.J., Kim, Y., Jo, I., Jeon, C., Lee, J., Hong, B.H., "Strain Relaxation of Graphene Layers by Cu Surface Roughening", Nano Letters, Vol. 16, No. 10, pp. 5993–5998, 2016.
[17]    Bide, M., Color for science, art and technology, edited by Kurt Nassau, 1998.
[18]    Seybold, G., "Book Review: Colour Chemistry. By R. M. Christie", Angewandte Chemie International Edition, Vol. 41, No. 2, pp. 366, 2002.
[19]     H. Asadipour, M. Alizadeh, F. Ashrafizadeh, Evaluation of graphene transparent coating on copper for color and oxidation control at low temperatures, Diam. Relat. Mater. (2022).
[20]    Duong, D.L., Han, G.H., Lee, S.M., Gunes, F., Kim, E.S., Kim, S.T., Kim, H., Ta, Q.H., et al., "Probing graphene grain boundaries with optical microscopy", Nature, Vol. 490, No. 7419, pp. 235–239, 2012.
[21]    Kwak, J., Jo, Y., Park, S.D., Kim, N.Y., Kim, S.Y., Shin, H.J., Lee, Z., Kim, S.Y., et al., "Oxidation behavior of graphene-coated copper at intrinsic graphene defects of different origins", Nature Communications, Vol. 8, No. 1, 2017.
[22]    Yu, Q., Jauregui, L.A., Wu, W., Colby, R., Tian, J., Su, Z., Cao, H., Liu, Z., et al., "Control and characterization of individual grains and grain boundaries in graphene grown by chemical vapour deposition", Nature Materials, Vol. 10, No. 6, pp. 443–449, 2011.
[23]    Li, X., Cai, W., An, J., Kim, S., Nah, J., Yang, D., Piner, R., Velamakanni, A., et al., "Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils", Science, Vol. 324, No. 5932, pp. 1312–1314, 2009.
[24]    Gertsman, V.Y., Hoffmann, M., Gleiter, H., Birringer, R., "The study of grain size dependence of yield stress of copper for a wide grain size range", Acta Metallurgica Et Materialia, Vol. 42, No. 10, 1994.
[25]    Luo, B., Whelan, P.R., Shivayogimath, A., Mackenzie, D.M.A., Bøggild, P., Booth, T.J., "Copper Oxidation through Nucleation Sites of Chemical Vapor Deposited Graphene", Chemistry of Materials, Vol. 28, No. 11, pp. 3789–3795, 2016.