Investigation of graphene as a powder and in a resin coating

Nguyen, Nam (2019). Investigation of graphene as a powder and in a resin coating. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation	PDF Télécharger (7MB) | Prévisualisation
Prévisualisation	PDF Télécharger (740kB) | Prévisualisation

Résumé

Graphene is two-dimension monolayers of carbon atoms organized in a hexagonal lattice. The road map of application of graphene shows that this is a potentially disruptive technology. NanoXplore already produced several generations of graphene and the recent product is the Graphene Black 3X, a 6-10 layers’ graphene.

In the present investigation, by incorporating black 3X graphene sheets into a vinyl resin matrix, we show that is possible to fabricate low graphene content conductive coatings with high thermal stability. TGA analysis shows that these nanocomposites can be used at a temperature lower than 300oC without any chemical decomposition. The conductive coatings can be achieved with the addition of only 5 wt.% of graphene. The highest value of conductivity is found to be 3.7 x 10-2 S/cm with 20 wt.% of G3X, sufficiently high for various electrical devices. Furthermore, the morphological analysis by SEM and AFM revealed uniform distribution of black 3X graphene within the polymer matrix and the thickness of graphene sheets. The mechanical properties can be increased 1.5 times comparing 5 wt.% and 7 wt.& loading of the graphene of the composite. This increment is exceptional high and rarely reported in the literature for this kind of coating.

Titre traduit

Étude du graphène sous forme de poudre et dans un revêtement de résine

Résumé traduit

Le graphène est une monocouche à deux dimensions d’atomes de carbone organisée en réseau hexagonal. La feuille de route d’application du graphène montre qu’il s’agit d’une technologie potentiellement perturbatrice. NanoXplore a déjà produit plusieurs générations de graphène et le produit récent est le graphène noir 3X, un graphène de 6 à 10 couches.

Dans la présente étude, en montrant l’incorporation de feuilles de graphène dans une matrice de résine vinylique, nous montrons qu’il est possible de fabriquer des revêtements conducteurs à faible teneur en graphène à haute stabilité thermique. L’analyse thermogravimetrique montre que ces nanocomposites peuvent être utilisés à une température inféreure a 300oC sans décomposition chimique. Les revêtements conducteurs peuvent être obtenus en ajoutant seulement 5% de graphène. La valeur de conductivité la plus élevée est 3,7 x 10-2 S/cm avec 20% en poids de G3X, suffisamment élevée pour divers dispositifs électriques. De plus, l’analyse morphologique par SEM et AFM a révélé une distribution uniforme du graphène noir 3X dans la matrice polymère et l’épaisseur des feuilles de graphène. Les propriétés mécaniques peuvent être augmentées 1.5 fois en comparant les 5% et 7% en poids de charge de graphène du composite. Cette augmentation est exceptionnelle et rarement mentionnée dans littérature pour ce type de revêtement.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieur in partial fulfillment for a master degree with thesis in construction engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 73-85).
Mots-clés libres:	nanocomposites, nanomatériaux, résines vinylester, graphène, morphologie, conductivité électrique
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Ouellet-Plamondon, Claudiane
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	26 août 2019 19:46
Dernière modification:	01 nov. 2022 17:33
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2351

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt