Ya, memasukkan graphene ke dalam profil aluminium secara serentak dapat meningkatkan kekuatan dan kekonduksian terma. Inilah analisis teknikal dan cabaran:
1. Kekuatan peningkatan
Ciri -ciri mekanikal yang luar biasa graphene (kekuatan tegangan teoretikal ~ 130 GPa) membolehkan penguatkuasaan matriks aluminium yang signifikan. Kajian menunjukkan komposit graphene-aluminium mencapai kekuatan tegangan 30-80% daripada aluminium tulen. Mekanisme utama termasuk:
Pemindahan beban: Struktur 2D Graphene berkesan memindahkan tekanan merentasi matriks aluminium.
Penambahbaikan bijirin: Graphene menghalang pergerakan kehelan, menapis mikrostruktur aluminium.
2. Penambahbaikan kekonduksian haba
Kekonduksian terma Ultrahigh In-pesawat Graphene (~ 5,300 w/m · k) membolehkan komposit aluminium mencapai kekonduksian terma 50-300% yang lebih tinggi. Aplikasi seperti bingkai pintu masuk mendapat manfaat daripada pelesapan haba yang cepat, sementara sistem pintu villa mendapat kecekapan tenaga melalui pengurusan terma yang lebih baik. Walau bagaimanapun, kekonduksian luar pesawat kekal terhad oleh penyebaran phonon interfacial.
Cabaran teknikal
A) Penyebaran seragam: Graphene cenderung agregat disebabkan oleh daya van der Waals, menyebabkan kepekatan tekanan setempat. Penyelesaian seperti penggilingan bola atau fungsionalisasi kimia adalah intensif tenaga dan boleh merosakkan struktur graphene.
b) Ikatan interfacial: Ikatan graphene-AL yang lemah mengurangkan kecekapan pemindahan beban/haba. Pembentukan AL yang tidak terkawal di antara muka (500-600 ° C) merendahkan sifat mekanik. Salutan CVD atau Ni/Ti yang dipertingkatkan dengan plasma meningkatkan lekatan tetapi meningkatkan kos.
c) Pembuatan berskala: Kaedah semasa (misalnya, mencairkan kacau, metalurgi serbuk) perjuangan untuk menyelaraskan lembaran graphene secara optimum. Penyusupan tekanan mencapai ketumpatan 85-95% tetapi memerlukan kawalan suhu/tekanan yang tepat.
d) Keberkesanan kos: Pengeluaran graphene berkualiti tinggi dan pemprosesan komposit kekal mahal, mengehadkan penggunaan dalam komponen pintu bilik yang dihasilkan secara massal.
Arah masa depan
Senibina hibrid menggabungkan graphene dengan CNT atau zarah berlian untuk pengukuhan sinergistik.
Pengoptimuman proses yang didorong oleh AI untuk mengimbangi kandungan graphene (0.5-5%berat), penjajaran, dan reka bentuk interfacial.
Ringkasnya, sementara komposit graphene-aluminium menunjukkan potensi transformatif untuk pintu berprestasi tinggi (pintu masuk, pintu bilik, pintu villa), mengatasi penyebaran, interfacial, dan halangan skalabiliti tetap kritikal untuk penggunaan industri.
