nanocomposite
Tỷ trọng hay khối lượng riêng của vật chất là một đại lượng đặc trưng về mật độ của vật chất đó. Nó được tính bằng thương số giữa khối lượng m của một vật làm bằng chất ấy và thể tích V của vật.
Khi đó, công thức để tính tỷ trọng () là:
m
V
(3.1) Vật liệu Cu/CNTs nanocomposite dạng bột được đóng kết thành vật liệu
Cu/CNTs nanocomposite khối với độ siết chặt cao bằng hai quá trình nén khuôn tạo
hình và thiêu kết vật liệu. Trong quá trình thiêu kết, các khe hẹp ở các vùng biên tiếp
xúc giữa các biên hạt dần dần được thu hẹp bằng các quá trình co dãn biên hạt khác
nhau. Sự co dãn khác nhau xảy ra ở các biên hạt có thể do tác động của một hay nhiều
yếu tố sau: các hệ số khuếch tán, áp suất pha hơi, hệ số giãn nở nhiệt của phần tử vi
cấu trúc và sự thay đổi thể tích do sự biến đổi về pha khi làm lạnh. Hình 3.9 thể hiện
sự thay đổi tỉ trọng của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite theo tỉ lệ gia cường vật liệu
CNTs và theo nhiệt độ thiêu kết.
(b) CNTs (a)
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễnsự phụ thuộctỷ trọngcủa vật liệuCu/CNTs nanocoposite theo phần trăm khối lượng CNTs gia cường và nhiệt độthiêu kết
Nhận xét: các đường của đồ thị trên biểu diễn tỷ trọng thực tế đo được của vật
liệu Cu/CNTs nanocomposite và tỷ trọng tính toán lý thuyết của vật liệu Cu/CNTs với
phần trăm về khối lượng CNTs thay đổi từ 0% đến 3.5%. Quan sát trên hình 3.9 ta có thể thấy, phần trăm CNTs càng tăng thì thì tỷ trọng của vật liệu càng giảm, đường biểu
diễn có xu hướng giảm dần. Kết quả này phù hợp với tính toán, tức là nếu giảm thành phần của đồng (Cu) trong hỗn hợp, tăng phần trăm CNTs thì tỷ trọng vật liệu giảm, do
khối lượng riêng của CNTs nhẹ hơn Cu.
Vật liệu Cu/CNTs nanocomposite với tỉ lệ gia cường vật liệu CNTs cao thể hiện
rằng chúng có độ xốp cấu trúc cao bởi cấu trúc đặc biệt của CNTs. Kết quả là tỉ trọng
của vật liệu Cu/CNTs nanocomposites sẽ bị giảm xuống. Với nhiệt độ thiêu kết khác
nhau, tại mỗi tỉ lệ gia cường vật liệu CNTs chúng ta có thể thấy rằng tỉ trọng của Cu/CNTs nanocomposite tăng dần theo nhiệt độ thiêu kết. Tại nhiệt độ thiêu kết
950oC, tỷ trọng của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite đạt giá trị lớn nhất và đường đồ
thị biểu diễn tỷ trọng của vật liệu theo từng tỉ lệ gia cường của vật liệu CNTs gần phù hợp nhất với đường biểu diễn tỷ trọng của vật liệu được tính toán theo lý thuyết. Điều
này có thể giải thích như sau: Vật liệu CNTs đã được biến tính trong môi trường axit
nên có tồn tại một số nhóm chức hữu cơ như nhóm carboxyl (-COOH), hay nhóm hydroxyl (-OH). Tại nhiệt độ thiêu kết cao trong môi trường chân không, tất cả các tạp
hay thành phần các nhóm chức chất hữu cơ bị đẩy ra ngoài hoàn toàn. Ngoài ra khi thiêu kết ở nhiệt độ cao,quá trình co lại của của vật liệu được tăng cường. Kết quả này dẫn tới tỷ trọng đo được của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite tại nhiệt độ thiêu kết
Bảng 3.1.Mối quan hệ giữa tỉ trọng của vật liệu Cu/CNTs với tỉ lệ % CNTs (wt) Phần trăm khối lượngCNTs Tỉ trọng thực nghiệm(g/cm3) Tỉ trọng lý thuyết (g/cm3) Mật độ tỷ đối(%) 0.0 % 8.213 8.921 92 0.5 % 7.543 8.732 86 1.0 % 7.345 8.551 85 1.5 % 7.199 8.383 85 2.0 % 6.992 8.105 86 2.5 % 6.875 7.913 87 3.0 % 6.720 7.782 86 3.5 % 6.667 7.581 88 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nếu giá trị tỷ trọng thực tế tiến gần tới giá trị tỷ trọng lý thuyết (hai đường trên
đồ thị sát nhau) thì mẫu chế tạo của ta càng hoàn thiện vế cấu trúc, bởi lúc đó thể tích
của vật liệu sau thiêu kết sẽ đạt giá trị nhỏ nhất, tỷ trọng và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau), trong trường hợp này: tỷ trọng tăng thì thể tích phải giảm, tức khoảng cách giữa
các phân tử bên trong vật liệu là rất gần nhau, liên kết chặt với nhau, cấu trúc trở nên ít rỗ xốp. Tuy nhiên, ở đây mật độ tỉ đối đang dừng lại ở mức trên 85, do đó cần phải
hoàn thiện hơn nữa công đoạn ép, với lực ép phù hợp hơn, đều hơn, và tiến hành thiêu kết với thời gian, nhiệt độ, môi trường phù hợp.