ใช่การฝังกราฟีนลงในโปรไฟล์อลูมิเนียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงและการนำความร้อนได้พร้อมกัน นี่คือการวิเคราะห์ทางเทคนิคและความท้าทาย:
1. การเพิ่มความแข็งแรง
คุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมของ Graphene (ความต้านทานแรงดึงเชิงทฤษฎี ~ 130 GPa) เปิดใช้งานการเสริมแรงอย่างมีนัยสำคัญของเมทริกซ์อลูมิเนียม การศึกษาแสดงให้เห็นว่าคอมโพสิตกราฟีน-อลูมิเนียมบรรลุความต้านทานแรงดึงสูงกว่าอลูมิเนียมบริสุทธิ์ 30-80% กลไกสำคัญ ได้แก่ :
การถ่ายโอนโหลด: โครงสร้าง 2D ของกราฟีนถ่ายโอนความเครียดอย่างมีประสิทธิภาพข้ามเมทริกซ์อลูมิเนียม
การปรับแต่งข้าว: กราฟีนยับยั้งการเคลื่อนไหวของความคลาดเคลื่อน, โครงสร้างจุลภาคของอลูมิเนียมกลั่น
2. การปรับปรุงค่าการนำไฟฟ้าความร้อน
ค่าการนำความร้อนในระนาบสูงพิเศษของกราฟีน (~ 5,300 W/m · K) ช่วยให้คอมโพสิตอลูมิเนียมสามารถบรรลุการนำความร้อนที่สูงขึ้นได้ 50-300% แอพพลิเคชั่นเช่นเฟรมประตูทางเข้าได้รับประโยชน์จากการกระจายความร้อนอย่างรวดเร็วในขณะที่ระบบประตูวิลล่าได้รับประสิทธิภาพการใช้พลังงานผ่านการจัดการความร้อนที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตามค่าการนำไฟฟ้านอกระนาบยังคงถูก จำกัด ด้วยการกระเจิงของ phonon interfacial
ความท้าทายทางเทคนิค
A) การกระจายตัวแบบสม่ำเสมอ: กราฟีนมีแนวโน้มที่จะรวมกันเนื่องจากกองกำลังแวนเดอร์วาลส์ทำให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดในท้องถิ่น การแก้ปัญหาเช่นการกัดลูกหรือฟังก์ชั่นทางเคมีนั้นใช้พลังงานมากและอาจสร้างความเสียหายต่อโครงสร้างของกราฟีน
B) การเชื่อมต่อกัน: การยึดติดกราฟีน-อัลอ่อนช่วยลดประสิทธิภาพการถ่ายโอน/ความร้อน การก่อตัวของอัลที่ไม่สามารถควบคุมได้ที่อินเทอร์เฟซ (500-600 ° C) ลดคุณสมบัติเชิงกล การเคลือบ CVD หรือ Ni/Ti ที่เพิ่มขึ้นในพลาสมาช่วยเพิ่มการยึดเกาะ แต่เพิ่มต้นทุน
c) การผลิตที่ปรับขนาดได้: วิธีการปัจจุบัน (เช่นการละลายกวน, ผงโลหะ) ต่อสู้เพื่อจัดแนวแผ่นกราฟีนอย่างเหมาะสม การแทรกซึมของความดันมีความหนาแน่น 85-95% แต่ต้องใช้การควบคุมอุณหภูมิ/ความดันที่แม่นยำ
D) ต้นทุน-ประสิทธิผล: การผลิตกราฟีนคุณภาพสูงและการประมวลผลคอมโพสิตยังคงมีราคาแพง จำกัด การยอมรับในส่วนประกอบประตูห้องที่ผลิตโดยมวล
ทิศทางในอนาคต
สถาปัตยกรรมไฮบริดที่รวมกราฟีนกับอนุภาค CNT หรือเพชรเพื่อเสริมความแข็งแกร่งเสริมฤทธิ์กัน
การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วย AI เพื่อสร้างสมดุลระหว่างเนื้อหากราฟีน (0.5-5 wt%) การจัดตำแหน่งและการออกแบบอินเทอร์เซียล
โดยสรุปในขณะที่คอมโพสิตของกราฟีนอลูมิเนียมแสดงศักยภาพการเปลี่ยนแปลงสำหรับประตูประสิทธิภาพสูง (ประตูทางเข้าประตูห้องประตูวิลล่า) การเอาชนะการกระจายตัวการแทรกซึมและอุปสรรคที่ปรับขนาดได้ยังคงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการยอมรับอุตสาหกรรม
