ҒАРЫШ ТЕХНОЛОГИЯСЫНДА ҚОЛДАНУҒА АРНАЛҒАН ГРАФЕН НАНОҚҰРЫЛЫМДАРЫНЫҢ СИНТЕЗІ ЖӘНЕ ТРИБОЛОГИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ

Бұл мақалада ғарыштық техникаларда қолдануға арналған графен наноқұрылымдарының синтезі және олардың трибологиялық қасиеттері талқыланады. Мақалада газдық фазадан химиялық тұндыру (CVD) әдісімен графен синтезі бойынша жүргізілген эксперименттердің нәтижелері ұсынылған. Жоғары сапалы графен алу үшін оңтайлы технологиялық параметрлерді анықтау мақсатында жүргізілген тәжірибелер сериясының нәтижесінде температура (1000°C) және газ қатынасы (0,5/200 см³/мин) сияқты синтездің оңтайлы параметрлері анықталды. Сондай-ақ, синтезделген наноқұрылымдардың жоғары сапасын және олардың біртекті таралғандығын растайтын сканерлеуші электронды микроскопия (SEM) әдісімен алынған нәтижелер ұсынылған. Наноқұрылымның сапасын бағалау мақсатында жүргізілген Раманов спектроскопиясының нәтижесі бойынша синтезделген наноқұрылымның графен екендігі және I2D/IG қатынасы 1,89-ға тең екендігі анықталды. Талдауларға сәйкес синтезделген графендер бір қабатты екендігі көрсетілді. Трибологиялық тәжірибелер нәтижесі бойынша графен жабыны кәдімгі болатпен салыстырғанда үйкеліс коэффициентін айтарлықтай төмендететіні анықталды. Алынған нәтижелерді талдай отырып, майлау материалдарын қолданған жағдайда да, құрғақ үйкеліс жағдайында да графен жабынының үйкелісті азайтудағы тиімділігі көрсетілді. Бұл трибологиялық жүйелердің жұмысын жақсартуға және қызмет ету мерзімін ұзартуға пайдалы. Әрі қарайғы зерттеулердің міндеті – синтез әдістерін жетілдіру және ғарыш жағдайында графен наноқұрылымдарының тұрақтылығын бағалау.

1. Ghidini, T. Materials for Space Exploration and Settlement. Nat. Mater., 17, 846–850 (2018).

2. Chaitanya Giri, T., Steele, A., Fries, M. Evidence for protosolar graphene in Allende and QUE 94366 CV3 meteorites. Planet. Space Sci. 2021, 203.

3. Merino, P., Svec, M., Martinez, J.I., Jelinek, P., Lacovig, P., Dalmiglio, M., Lizzit, S., Soukiassian, P., Cernicharo, J., Martin-Gago, J.A. Graphene etching on SiC grains as a path to interstellar polycyclic aromatic hydrocarbons formation. Nat. Commun., 5, 3054 (2014).

4. Chen, X.H., Li, A., Zhang, K. On graphene in the interstellar medium. Astrophys. J., 850, 104 (2017).

5. Novoselov, K.S., Geim, A.K., Morozov, S.V., Jiang, D., Zhang, Y., Dubonos, S.V., Grigorieva, I.V., Firsov, A.A. Discover of graphene: Electric field effect in atomically thin carbon films. Science, 306, 666–669 (2004).

6. Bhuyan, M.S.A., Uddin, M.N., Islam, M.M., Bipasha, F.A., Hossain, S.S. Synthesis of graphene. Int. Nano Lett., 6, 65–83 (2016).

7. Novoselov, K.S., Geim, A.K., Morozov, S.V., Jiang, D.A., Zhang, Y., Dubonos, S. V., Grigorieva, I.V., Firsov, A.A. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science, 306, 666-669 (2004).

8. Yu, Q., Lian, J., Siriponglert, S., Li, H., Chen, Y.P., Pei, S.-S., Siriponglert, S. Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators. Appl. Phys. Lett., 93, 113103 (2020).

9. Reina, A., Jia, X., Ho, J., Nezich, D., Son, H., Bulovic, V., Dresselhaus, M. S., Kong, J. Large Area, Few-Layer Graphene Films on Arbitrary Substrates by Chemical Vapor Deposition. Nano Lett., 9, 3087 (2018).

10. Kim, K.S., Zhao, Y., Jang, H., Lee, S.Y., Kim, J.M., Kim, K.S., Ahn, J.-H., Kim, P., Choi, J.-Y., Hong, B.H. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. Nature, 457, 706-710 (2009).

11. Li, X., Cai, W., An, J., Kim, S., Nah, J., Yang, D., Piner, R., Velamakanni, A., Jung, I., Tutuc, E., et al. Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils. Science, 324, 1312-1314 (2009).

12. Partizan G. et al 2016 Mater. Res. Express 3 115010.

13. Ferrari, A.C., Meyer, J.C., Scardaci, V., Casiraghi, C., Lazzeri, M., Mauri, F., Piscanec, S., Jiang, D., Novoselov, K.S., Roth, S., Geim, A.K. Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers. Phys. Rev. Lett., 97, 187401 (2006).

14. Saito, R., Hofmann, M., Dresselhaus, G., Jorio, A., Dresselhaus, M.S. Raman spectroscopy of graphene and carbon nanotubes. http://www.tandfonline.com/ loi/tadp20.

15. Nguyen, V.T., Le, H.D., Nguyen, V.C., Ngo, T.T.T., Le, D.Q., Nguyen, X.N. and Phan, N.M. Synthesis of multi-layer graphene films on copper tape by atmospheric pressure chemical vapor deposition method. Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol, 4, 035012 (5pp) (2013).

16. Ren, Y., Zhu, C., et. al. An improved method for transferring grapheme grown by chemical vapor deposition. Brief Reports and Reviews., 7 (1), 1150001 (6 pp) (2012).

17. Berman, D., Erdemir, A., Sumant, A.V. Graphene: A new emerging lubricant. Materials Today, 18 (5), 253–264 (2015).

18. Li, H., Xu, T., Zhang, Z. Wear resistance and frictional properties of graphene-based coatings under different conditions. Wear, 452, 203–211 (2020).

19. Song, H., Wang, X., Zhou, F. Solid lubricants: Recent developments and applications. Tribology International, 129, 333–344 (2018).

20. Fang, L., Cui, Z., Wang, W. Lubrication performance of graphene as a lubricant additive. Wear, 384, 119–123 (2017).