Бул изилдөө мунай жана жаратылыш газын бургулоодо, ошондой эле иштетүү кыйын материалдарды механикалык иштетүүдө колдонулган поликристалл алмаз кесүүчү композиттердин эскирүүгө туруктуулугун, кысууга бекемдигин жана жогорку температурадагы туруктуулугун жогорулатуу үчүн yüzde 0,1 өлчөмүндө графен нанопластинкаларын кошууну изилдейт. Алмаз микрон порошогу, кремний порошогу жана графен нанопластинкалары 24 саат бою шар тегирменде аралаштырылып; аралашма 5,8 GPa басым, 1600 °C температура жана 120 секунд кармоо убактысында синтезделген.

Графен кошулбаган үлгүдө X-нур дифракция анализи алмаз жана β-SiC фазалары менен катар эркин кремний пиктерин көрсөткөн. Yüzde 0,1 графен кошулган үлгүдө болсо эркин кремний пиги байкалган эмес; алмаз жана β-SiC фазалары гана билдирилген. Изилдөөчүлөр бул жыйынтыкты өзгөчө бет аянты жогору графендин кошумча көмүртек булагы катары кремний менен натыйжалуураак реакцияга кирип, SiC түзүлүшүн көбөйтүшү менен түшүндүрүшөт. Бирок XRD пикинин жоголушу эркин кремнийдин абсолюттук түрдө нөлгө түшкөнүн өзүнчө далилдей албайт; анын өлчөмү аспаптын аныктоо чегинен төмөн түшкөн болушу да мүмкүн.

Yüzde 0,1 графен кошулганда Vickers катуулугу болжол менен 5297 kgf/mm²-ден 6015 kgf/mm²-ге, эскирүү катышы 11,60×10⁴ маанисинен 13,49×10⁴ маанисине жана кысууга бекемдик болжол менен 4064 MPa-дан 4573 MPa-га жогорулаган. Изилдөөдө билдирилген өсүштөр тиешелүүлүгүнө жараша yüzde 13,49, yüzde 16,29 жана yüzde 12,58. Баштапкы кычкылдануу температурасы да 1070 °C-ден 1115 °C-ге көтөрүлүп, 45 °C жогорулаган.

Түркия үчүн мааниси: Жыйынтыктар Түркияда табигый таш иштетүү, тоо-кен өнөр жайы, бургулоо, автомобиль, авиация жана кремнийи жогору алюминий сыяктуу иштетүү кыйын материалдардын өндүрүшүндө колдонулган поликристалл алмаз шаймандарын жергиликтүү өнүктүрүү үчүн маанилүү. Практикага өтүүдөн мурда графендин үлүшү ар башка деңгээлдерде оптималдаштырылып, жергиликтүү алмаз жана кремний порошоктору менен процесс кайра ырасталып, кесүүчү учтар реалдуу тоо тектери жана даяр тетик шарттарында узак мөөнөттүү эскирүү, сокку, жылуулук циклдери жана кесүү сыноолоруна алынууга тийиш. Изилдөө Түркияга тиешелүү нарк, өндүрүш масштабы, шайман өмүрү же өнөр жай сертификаттоосу боюнча маалымат бербегендиктен, түздөн-түз коммерциялык өндүрүш рецепти катары колдонулбашы керек.

Изилдөөнүн негизги жыйынтыгы — өтө аз өлчөмдөгү графен нанопластинкасы кремний байланыштуу поликристалл алмаздын эң алсыз жактарынын бири болгон эскирүүгө туруктуулукту жакшыртып, муну жылуулук туруктуулугун жоготпой аткара алышы мүмкүн. Бирок жыйынтыктар бир гана графен үлүшүнө, саны көрсөтүлбөгөн үлгүлөргө жана статистикалык бөлүштүрүлүшү берилбеген өлчөөлөргө негизделет.

Изилдөөнүн негизги көйгөйү эмне?

Поликристалл алмаз компакттары көп сандагы алмаз данектерин жогорку басым жана температура астында бири-бирине байланыштыруу аркылуу түзүлгөн өтө катуу кесүүчү материалдар. Алмаз катмары көбүнчө вольфрам карбиди–кобальт негизиндеги катуу металл негиз менен бириктирилет. Ошентип алмаздын катуулугу жана эскирүүгө туруктуулугу катуу металл негиздин сокку бекемдиги жана ширетүүгө ыңгайлуулугу менен бир түзүлүштө айкалышат.

Салттуу поликристалл алмаз компакттарында байланыштыргыч катары көбүнчө кобальт колдонулат. Кобальт алмаз данектерин синтерлөөнү жеңилдеткени менен, жогорку температурада алмаздын графитке айланышын катализдей алат. Кобальт менен алмаздын жылуулук кеңейүү коэффициенттеринин айырмасы да ысытуу жана муздатуу учурунда ички чыңалууларды түзүшү мүмкүн.

Кремний байланыштыргыч колдонулганда кремний көмүртек менен реакцияга кирип, кремний карбидин түзөт:

\[ \mathrm{Si + C \rightarrow SiC} \]

SiC алмазга салыштырмалуу жакын жылуулук кеңейүү мүнөзүнө ээ жана графиттенүүнү катализдебеген фаза. Ошондуктан кремний байланыштуу поликристалл алмаздар, өзгөчө инерттүү же калыбына келтирүүчү атмосферада, кобальт байланыштуу системаларга караганда жогорку жылуулук туруктуулугун көрсөтүшү мүмкүн.

Бирок кремнийдин баары SiC-ге айланбай калышы мүмкүн. Түзүлүштө калган эркин кремний муздоо учурунда фазалык жана көлөмдүк өзгөрүүгө дуушар болуп, кошумча ички чыңалууну жаратышы мүмкүн. Кремний байланыштуу системалардын эскирүүгө туруктуулугу да айрым кобальт байланыштуу PDC түрлөрүнөн төмөн калышы мүмкүн.

Изилдөөнүн негизги суроосу мындай: Өтө аз өлчөмдө графен нанопластинкаларын кошуу эркин кремнийдин SiC-ге айланышын күчөтүп, механикалык жана жылуулук касиеттерин бир убакта жакшырта алабы?

PCD менен PDCнин айырмасы

Изилдөөдө PCD жана PDC терминдери кээде бири-биринин ордуна колдонулган. Техникалык жактан төмөнкүдөй айырмалоого болот:

• PCD – Поликристалл алмаз: Бири-бирине байланышкан алмаз данектеринен түзүлгөн өтө катуу катмар же материал.
• PDC – Поликристалл алмаз компакт: PCD катмары көбүнчө WC-Co катуу металл негиз менен бириктирилген кесүүчү композиттик түзүлүш.

Изилдөөдө алгач кремний байланыштуу PCD катмары синтезделип, андан кийин лазер менен кесилип, WC-Co негизге вакуумдук ширетүү аркылуу бириктирилгени айтылат. Бирок жогорку басым клеткасынын түшүндүрмөсүндө катуу металл негиз синтез түзмөгүнө да жайгаштырылганы жазылган. Синтез учурунда колдонулган негиз менен кийин ширетилген акыркы негиз бир эле бөлүкпү же ар башка бөлүктөрбү — так түшүндүрүлгөн эмес.

Графен нанопластинкаларынын касиеттери

Колдонулган графен нанопластинкаларынын диаметри 5–10 µm, калыңдыгы 3–10 nm жана тазалыгы yüzde 99,5 деп берилген. Графен эки өлчөмдүү көмүртек катмарларынан турган жана өзгөчө бет аянты жогору материал.

Изилдөө графендин теориялык же адабиятта билдирилген негизги касиеттерин төмөнкүдөй берет:

• Өзгөчө бет аянты: Болжол менен 2,6×10³ m²/g
• Жылуулук өткөрүмдүүлүгү: Болжол менен 5,3×10³ W/(m·K)
• Созулуу бекемдиги: Болжол менен 130 GPa
• Серпилгичтик модулу: Болжол менен 1 TPa

Бул маанилер изилдөөдө колдонулган композиттин түздөн-түз өлчөнгөн касиеттери эмес. Алар графендин теориялык же адабиятка негизделген материалдык касиеттери. Акыркы поликристалл алмаз композитинин жылуулук өткөрүмдүүлүгү же серпилгичтик модулу изилдөөдө өлчөнгөн эмес.

Баштапкы материалдар

Алмаздын баштапкы порошогу W сериясындагы микрон өлчөмдүү синтетикалык алмаз. Изилдөөдө 0,6, 5 жана 10 µm D₅₀ маанилерине ээ порошоктор айтылганы менен, негизги кремний байланыштуу системада 5 жана 10 µm фракциялары чогуу колдонулуп, орточо D₅₀ мааниси болжол менен 7,5 µm экени көрсөтүлгөн.

Алмаз порошогу беттик кирлерди жана адсорбцияланган катмарларды алып салуу үчүн төмөнкү иштетүүлөрдөн өткөрүлгөн:

• Жогорку температурада NaOH эритүүсү менен щелочтук тазалоо,
• Падыша суусунда кайнатуу,
• 600 °C-де вакуумда ысытуу.

Байланыштыргыч катары кремний порошогу, бекемдөөчү катары графен нанопластинкалары жана акыркы негиз үчүн YG8 жана YG16 класстагы WC-Co катуу металлдары колдонулган. Катуу металлдын бириктирүү беттери жылмаланып, жалтыратылып, ацетон жана деиондоштурулган сууда ультраүн менен тазаланып, кургатылган.

Графен кантип таратылган?

Графен нанопластинкалары алгач тазаланып, топтолушун азайтуу үчүн ультраүн термелүүсү менен дисперсияланган. Андан кийин графен, алмаз микрон порошогу жана кремний порошогу долбоорлонгон катыштарда таразаланган.

Порошок аралашмасы бир тектүүлүктү камсыз кылуу үчүн планетардык шар тегирменде 24 саат аралаштырылып, андан кийин вакуумда кургатылган.

Композиттерде графендин эң чоң көйгөйлөрүнүн бири катмарлардын бири-бирине жабышып топтолушу. Изилдөө ультраүн дисперсиясын жана узак мөөнөттүү шар тегирменде майдалоону колдонгонун билдирет; бирок аралашманын бир тектүүлүгүн көрсөткөн бөлүкчө картасын, графен бөлүштүрүлүшүнүн статистикасын же ар башка аймактардан EDS/Raman картасын бербейт.

Жогорку температура–жогорку басым синтези

Синтез алты анвилдүү жогорку басым түзмөгүндө жүргүзүлгөн. Негизги процесс шарттары төмөнкүдөй:

• Басым: 5,8 GPa
• Температура: 1600 °C
• Кармоо убактысы: 120 секунд

Жогорку басым клеткасы пирофиллит, доломит түтүк, көмүртек диск, туз түтүк, молибден идиш, титан пластина, өткөргүч болот шакек, катуу металл негиз жана алмаз порошогу сыяктуу компоненттерден турат.

Пирофиллит жана доломит бөлүктөрү басымды өткөрүү жана жылуулук изоляциясы үчүн, көмүртек компоненттери электрдик ысытуу үчүн, молибден идиш болсо үлгүнүн айланасында башкарылуучу реакция көлөмүн түзүү үчүн колдонулган.

Синтезден кийин кандай иштетүүлөр жасалган?

Синтезден кийин пирофиллит, доломит жана көмүртек түтүк сыяктуу капсулалоо материалдары үлгүнүн бетинен алынган. Үлгүлөр ашыкча синтерленүү, жетишсиз синтерленүү, четинин сынуусу жана бөлүк жоготуусу боюнча визуалдык текшерилген.

PCD катмары керектүү калыңдык жана геометрияга лазер менен кесилип, WC-Co катуу металл негизге вакуумдук ширетүү ыкмасы менен бириктирилген. Ошентип кесүүчү шайман колдонмолору үчүн кремний ортомчулугу менен PDC композити алынган.

Салыштырылган үлгүлөр

Изилдөө эки негизги курамды салыштырган:

• Графен кошулбаган кремний байланыштуу PCD,
• Масса боюнча yüzde 0,1 графен нанопластинкасын камтыган кремний байланыштуу PCD.

Yüzde 0,1ден башка төмөн же жогору графен үлүшү сыналган эмес. Ошондуктан жыйынтыктар yüzde 0,1 изилденген эки шарттын арасында пайдалуу экенин көрсөтөт; бул глобалдык оптималдуу үлүш экенин көрсөтпөйт.

SEM сүрөттөрү эмнени көрсөтөт?

Изилдөөнүн төртүнчү жана бешинчи беттериндеги 2-сүрөт графенсиз жана yüzde 0,1 графендүү үлгүлөрдүн болжол менен 1500 эсе чоңойтулган сканерлөөчү электрондук микроскоп сүрөттөрүн салыштырат.

Эки үлгүдө тең алмаз бөлүкчөлөрүнүн айланасындагы байланыштыргыч фаза салыштырмалуу үзгүлтүксүз болуп, чоң жаракалар көрүнбөгөнү айтылган. Изилдөөчүлөр yüzde 0,1 графен кошуу тыгыздалууну бузбаган жана жаракасы жок поликристалл катмар түзгөн деген жыйынтыкка келишкен.

Бирок сүрөттөр чектелген аймактарды гана чагылдырат. Изилдөөдө төмөнкү сандык өлчөөлөр жок:

• Көлөмдүк көңдөйлүүлүк катышы,
• Көңдөй өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшү,
• Алмаз–байланыштыргыч контакт аянты,
• Графен топторунун саны жана өлчөмү,
• Үлгүнүн ар башка аймактарындагы тыгыздык өзгөрүүсү.

Ошондуктан “тыгыз жана жаракасыз түзүлүш” деген жыйынтык көрсөтүлгөн SEM аймактарынын сапаттык чечмелөөсү.

Байланыш түзүлүшүнө байланыштуу терминологиялык маселе

SEM түшүндүрмөсүндө көп сандагы алмаз бөлүкчөлөрү кремний аркылуу байланышып, “алмаз–кремний–алмаз” түзүлүшүн түзгөнү айтылган. Бирок изилдөөнүн негизги механизми кремнийдин көмүртек менен реакцияга кирип SiC түзүшүнө негизделет.

Графендүү үлгүнүн XRD үлгүсүндө эркин кремний пиги көрүнбөгөнүнө караганда, байланыштыруучу көпүрөлөрдүн маанилүү бөлүгү “алмаз–SiC–алмаз” түзүлүшүндө болушу күтүлөт. Текстте D-Si-D жана D-SiC-D белгилери кайсы фазаларды түшүндүрөрү жетиштүү ажыратылган эмес.

XRD анализи эмнени көрсөтөт?

Фаза анализи Cu Kα нурун колдонгон X-нур дифракция аспабы менен жүргүзүлгөн. Өлчөө шарттары төмөнкүдөй:

• Толкун узундугу: 1,54 Å
• Чыңалуу: 40 kV
• Ток: 100 mA
• 2θ аралыгы: 5°–90°
• Сканерлөө кадамы: 0,02°

Графенсиз үлгүнүн дифракция сүрөтүндө алмаз, β-SiC жана эркин кремний пиктери көрүнгөн. Yüzde 0,1 графендүү үлгүдө алмаз жана β-SiC пиктери калган, эркин кремний үчүн белгиленген пиктер көрүнгөн эмес.

Изилдөөчүлөрдүн чечмелөөсү боюнча графен нанопластинкалары жогорку бет аянтынан улам кошумча көмүртек булагын берип, төмөнкү айланууну илгерилеткен:

\[ \mathrm{Serbest\ Si + Grafen\ Karbonu \rightarrow \beta-SiC} \]

Бул процесс муздагандан кийин түзүлүштө кала турган эркин кремнийдин көлөмүн азайткан болушу мүмкүн.

Эркин кремний чындап эле толугу менен жоголдубу?

XRD сүрөтүндө фазага тиешелүү пике көрүнбөшү ошол фаза жок экенин так далилдей албайт. Фазанын өлчөмү ыкманын аныктоо чегинен төмөн болушу мүмкүн; пиктер башка фазалар менен дал келиши мүмкүн же кристалл өлчөмү жана багытталуу сигналды алсыратышы мүмкүн.

Эркин кремний толугу менен сарпталганын күчтүү ырастоо үчүн төмөнкү кошумча ыкмалар талап кылынышы мүмкүн:

• Rietveld ыкмасы менен сандык XRD фаза анализи,
• SEM-EDS элемент картасы,
• Электрондук микроскопто фаза чек арасынын анализи,
• Катуу абалдагы NMR же өнүккөн Raman дал келтирүү,
• Эркин кремнийди тандап эриткен химиялык анализ.

Изилдөө колдогон этият жыйынтык — yüzde 0,1 графен кошулганда XRD менен аныктала турган эркин кремний сигналы жоголот.

Эркин кремний эмне үчүн көйгөй жаратышы мүмкүн?

Кремний муздоо учурунда кристаллдык түзүлүш жана тыгыздык өзгөрүүсүнө дуушар болушу мүмкүн. PCD ичинде эркин кремний калганда бул көлөм өзгөрүүсү алмаз жана SiC фазалары менен шайкеш келбеген жергиликтүү деформацияларга алып келиши мүмкүн.

Мүмкүн болгон жыйынтыктар:

• Калдык созулуу же кысуу чыңалуулары,
• Алмаз–байланыштыргыч чек арасында ажыроо,
• Микрожарака түзүлүшү,
• Сокку жана эскирүүгө бекемдиктин азайышы,
• Жылуулук циклдеринде зыяндын өсүшү.

Изилдөөдө калдык чыңалуу же микрожарака тыгыздыгы түз өлчөнгөн эмес. Эркин кремний азайганда чыңалуу азаят деген түшүндүрмө фаза анализи менен механикалык жыйынтыктардын ортосундагы чечмелөөчү байланыш.

Raman анализи эмнени көрсөтөт?

Raman өлчөөлөрүндө 514 nm толкун узундугундагы лазер жана 1000–1800 cm⁻¹ сканерлөө аралыгы колдонулганы көрсөтүлгөн. Ошого карабастан берилген Raman графигинин огу болжол менен 3000 cm⁻¹ маанисине чейин жетет. Бул ыкма тексти менен сүрөттүн ортосунда дагы бир аралык дал келбестигин жаратат.

Графикте болжол менен төмөнкү пиктер белгиленген:

• 1332,8 cm⁻¹: Алмаздын мүнөздүү Raman пиги,
• 1351,2 cm⁻¹: Графендин кемтикке байланыштуу D тилкеси катары чечмеленген пик,
• 1590,3 cm⁻¹: Графит же графен түзүлүшүнүн G тилкесине шайкеш пик,
• 2699,5 cm⁻¹: Графендин 2D тилкесине шайкеш пик.

Изилдөөчүлөр D жана 2D тилкелеринин көрүнүшүн графендин бир бөлүгү 1600 °C жана 5,8 GPa синтезден кийин түзүлүштө калганын көрсөткөн белги катары баалашкан.

Бирок алмаздын 1332 cm⁻¹ пиги менен графендин болжол менен 1350 cm⁻¹ D тилкеси бири-бирине өтө жакын. Пиктерди ажыратуу, базалык сызык анализи же D/G жана 2D/G интенсивдүүлүк катыштары берилбегендиктен калган графендин көлөмү сандык аныкталган эмес.

Механикалык касиеттер кантип өлчөнгөн?

Vickers катуулук сыноосунда 98 N жүк жана 15 секунд кармоо убактысы колдонулган. Эскирүүгө туруктуулук JB/T 3235-2013 ыкмасына ылайык 80 номерлүү витрификацияланган кремний карбид жылмалоочу дөңгөлөк менен өлчөнгөн эскирүү катышы аркылуу берилген.

Кысууга бекемдик универсалдык механикалык сыноо аспабы менен аныкталган; бирок үлгү геометриясы, жүктөө ылдамдыгы, үлгү саны жана сынуу критерийи берилген эмес.

Жылуулук туруктуулук аба атмосферасында мүнөтүнө 20 °C ысытуу ылдамдыгы менен жүргүзүлгөн бир мезгилдеги жылуулук анализинде поликристалл катмардын баштапкы кычкылдануу температурасы боюнча бааланган.

Графен кошуу механикалык касиеттерди кантип өзгөрткөн?

Пайыздык жакшыртууну жалпы түрдө төмөнкү байланыш менен эсептөөгө болот:

\[ \mathrm{İyileşme\ (\%)} = \frac{X_{\mathrm{grafenli}}-X_{\mathrm{grafensiz}}} {X_{\mathrm{grafensiz}}}\times100 \]

Таблицадагы графенсиз маанилер болжол белгиси менен берилгендиктен, түз кайра эсептелген пайыздар менен изилдөөдө билдирилген пайыздардын арасында кичине тегеректөө айырмасы болушу мүмкүн.

Эскирүү катышын кантип чечмелөө керек?

Изилдөөдөгү “abrasion ratio” абразивдүү процесс учурунда алынган же эскирген каршы материалдын көлөмүнүн PCDде пайда болгон көлөмдүк жоготууга катышын билдирген өндүрүмдүүлүк көрсөткүчү. Колдонулган ыкмада жогорку катыш ошол эле PCD жоготуусу менен көбүрөөк иш жасоого болорун жана ошондуктан эскирүүгө туруктуулук жогору экенин билдирет.

Графен кошулганда маанинин 11,60×10⁴ деңгээлинен 13,49×10⁴ деңгээлине көтөрүлүшү изилдөө шарттарында yüzde 16,29 эскирүүгө туруктуулук өсүшү катары чечмеленген.

Бул жыйынтык белгилүү кремний карбид таш, жүк жана сыноо стандарты үчүн жарактуу. Тоо тектерин бургулоодо, металл кесүүдө же композит иштетүүдө шайман өмүрү ошол эле пайызга өсөрү көрсөтүлгөн эмес.

Кычкылдануу температурасынын жыйынтыгы

Термогравиметриялык ийри сызыктарда графенсиз үлгүнүн массалык жоготуусу болжол менен 1070 °C-де, графендүү үлгүнүкү болсо болжол менен 1115 °C-де башталганы белгиленген. Бул баштапкы кычкылдануу температурасында 45 °C өсүштү билдирет.

Изилдөөчүлөр бул жакшырууну эркин кремнийдин азайышы, SiC үлүшүнүн көбөйүшү жана графендин жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгү менен түшүндүрүшөт.

Бирок ыкма бөлүмүндө жылуулук анализинин аралыгы бөлмө температурасынан 1000 °C-ге чейин деп берилген. 1070 жана 1115 °C маанилерин өлчөө үчүн эксперимент 1000 °C-ден жогору улантылышы керек. 5-сүрөттүн огу болжол менен 1400 °C-ге чейин жетет. Ошондуктан ыкмада жазылган 1000 °C жогорку чеги, сыягы, толук эмес же ката; изилдөө муну түшүндүргөн эмес.

Графен үчүн сунушталган төрт таасир механизми

1. Эркин кремнийди азайтуу жана SiC түзүлүшүн көбөйтүү

Графен кремний менен реакцияга кире ала турган кошумча көмүртек бетин берет. Ошентип байланыштыргыч фазадагы кремнийдин чоңураак бөлүгү SiC-ге айланышы мүмкүн. Эркин кремнийдин азайышы муздоодон келип чыккан көлөм өзгөрүүсүн жана ички чыңалуу коркунучун азайтышы мүмкүн.

2. Жылуулук өткөрүүнү жакшыртуу

Графендин жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнөн улам кесүү же бургулоо учурунда пайда болгон жылуулук поликристалл катмардан тезирээк чыгарылышы мүмкүн деп айтылат. Бул механизм алмаздын жогорку температурада графиттенүүсүн жана абада кычкылдануусун кечеңдетиши мүмкүн.

Бирок акыркы композиттин жылуулук өткөрүмдүүлүгү же реалдуу кесүү учурундагы бет температурасы өлчөнгөн эмес. Ошондуктан жылуулук өткөрүүгө негизделген түшүндүрмө түз эксперименттик жыйынтык эмес, материал касиеттерине негизделген механизм сунушу.

3. Дан чек арасын көпүрөлөө жана жараканы буруу

Изилдөөгө ылайык синтезден кийин калган графен нанопластинкалары алмаз данектери арасындагы үч тараптуу чек аймактарына жайгаша алат. Катмарлуу түзүлүш жарака беттеринин ортосунда көпүрө түзүп, жараканын ачылышын чектей алат; графен катмарларынын жылышы да сынуу энергиясынын бир бөлүгүн сарпташы мүмкүн.

Бирок сынуу чыдамкайлыгы, ийилүү бекемдиги, жарака узундугу же сынуу бети изилденген эмес. Ошондуктан графен көпүрөлөө механизми түздөн-түз сүрөттөлгөн эмес жана сандык ырасталган эмес.

4. Порошоктун жайгашуусун жана синтерлөө бир тектүүлүгүн жакшыртуу

Графендин сүрүлүүсү төмөн катмарлуу түзүлүшү муздак пресстөөдө алмаз бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы сүрүлүүнү азайтып, бөлүкчөлөрдүн кайра жайгашышын жана боштуктардын толушун жеңилдетиши мүмкүн деп айтылат.

Бирок пресстөө тыгыздыгы, баштапкы көңдөйлүүлүк, бөлүкчө кыймылы же синтерленген тыгыздык сандык өлчөнгөн эмес. SEM сүрөттөрүнүн тыгыз көрүнүшү бул механизмдин түз далили эмес.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

• Yüzde 0,1 графен нанопластинкасы изилденген синтез шарттарында PCD катмарынын тыгыздалышына олуттуу тоскоол болгон эмес.
• Графенсиз үлгүдө XRD менен эркин кремний сигналы көрүнгөн, графендүү үлгүдө ошол сигнал аныкталган эмес.
• Графендүү үлгүдө алмаз жана β-SiC фазалары сакталган.
• Raman спектринде графен менен байланыштырылган D, G жана 2D аймактарында сигналдар байкалган.
• Yüzde 0,1 графен кошуу катуулукту, эскирүү катышын жана кысууга бекемдикти жогорулаткан.
• Графен кошулган үлгүнүн баштапкы кычкылдануу температурасы изилдөөдө 45 °C жогору деп билдирилген.
• Кремний байланыштуу PCDнин эскирүүгө туруктуулугун өтө аз өлчөмдөгү көмүртек наноматериал кошуу менен жакшыртууга мүмкүн көрүнөт.

Изилдөө эмнени далилдебейт?

• Yüzde 0,1 графендин эң ылайыктуу үлүшү экенин далилдебейт.
• Эркин кремний атомдук же көлөмдүк жактан толугу менен нөлгө түшкөнүн так көрсөтпөйт.
• Графен акыркы композиттин жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жогорулатканын түз өлчөбөйт.
• Графен сынуу чыдамкайлыгын жогорулатканын эксперименттик түрдө көрсөтпөйт.
• Графен нанопластинкалары дан чек арасында көпүрө түзгөнүн түз сүрөттөбөйт.
• Реалдуу бургулоо же механикалык иштетүү шарттарында шайман өмүрү yüzde 16,29 өсөрүн көрсөтпөйт.
• Жылуулук циклин, соккуну, чарчоону же узак мөөнөттүү кычкылданууга туруктуулукту баалабайт.
• Графен бөлүштүрүлүшү бүт үлгү көлөмүндө бир тектүү экенин далилдебейт.
• Өндүрүш экономикалык, масштабдалуучу же сериялык шайман өндүрүшүнө даяр экенин көрсөтпөйт.
• Ар башка алмаз дан өлчөмдөрүндө, кремний үлүштөрүндө жана катуу металл негиз класстарында ошол эле жыйынтык алынарын көрсөтпөйт.

Изилдөөнүн негизги чектөөлөрү

• Графенсиз жана yüzde 0,1 графендүү эки курам гана салыштырылган.
• Үлгүлөрдү кайталоо саны көрсөтүлгөн эмес.
• Стандарттык четтөө, ката тилкеси, ишеним интервалы же маанилүүлүк тести берилген эмес.
• Графендин өлчөмү чындап yüzde 0,1 деңгээлинде калганы химиялык анализ менен ырасталган эмес.
• Графендин бөлүштүрүлүшү жана топтолушу сандык изилденген эмес.
• XRD фазалары Rietveld анализи менен сандык кылынган эмес.
• Эркин кремнийдин көлөмү көз карандысыз ыкма менен өлчөнгөн эмес.
• Калдык чыңалуу жана муздоодон келип чыккан көлөмдүк чыңалуу түз өлчөнгөн эмес.
• Жылуулук өткөрүмдүүлүк өлчөнгөн эмес.
• Сынуу чыдамкайлыгы жана сокку бекемдиги өлчөнгөн эмес.
• EDS аспабы колдонулганы айтылганы менен, так EDS картасы же сандык жыйынтык берилген эмес.
• SEM сүрөттөрү чектелген аймактарга тиешелүү жана көңдөйлүүлүк мааниси берилген эмес.
• Raman ыкмасындагы 1000–1800 cm⁻¹ аралыгы менен 2699 cm⁻¹ пикти камтыган график бири-бирине туура келбейт.
• Жылуулук анализи ыкмасы 1000 °C жогорку чек деп көрсөтсө, жыйынтыктар 1115 °C-ге чейин жетет.
• PCDнин синтездеги жана кийин ширетилген катуу металл негиз менен байланышы жетиштүү түшүндүрүлгөн эмес.
• Автор маалыматы жүктөлгөн текст менен SSRN metadata жазуусунун ортосунда дал келбейт.

Келечекте жүргүзүлүшү керек болгон эксперименттер

Графен үлүшү нөлдөн yüzde 0,1ге чейин майда кадамдар менен жана yüzde 0,1ден жогору ар башка деңгээлдерде текшерилиши керек. Ашыкча графен топтолуу, жетишсиз синтерленүү же алмаз–алмаз байланыштарынын азайышы сыяктуу терс таасир береби — изилдениши керек.

Ар бир курам үчүн жетиштүү санда көз карандысыз синтез жүргүзүлүп; катуулук, эскирүү жана кысуу жыйынтыктары орточо, стандарттык четтөө жана ишеним интервалдары менен берилиши керек. Ошондо байкалган айырмачылыктар үлгүлөрдүн өзгөрмөлүүлүгүнөн чоңбу же жокпу аныкталат.

Эркин кремний менен SiC көлөмү сандык XRD, электрондук микроскопия жана химиялык анализ аркылуу өлчөнүшү керек. Raman картасы аркылуу графен кайсы аймактарда калганын, топтолгон-топтолбогонун жана синтез учурунда канчасы SiC-ге айланганын изилдөө керек.

Сынуу чыдамкайлыгы, үч чекиттүү ийилүү, сокку жана жылуулук цикл сыноолору кошулуп; сынуу беттери SEM жана мүмкүн болсо трансмиссиялык электрондук микроскоп менен изилденип, графен көпүрөлөө жана жараканы буруу механизмдери түз көрсөтүлүшү керек.

Акыркы баскычта кесүүчү учтар гранит, бетон, кремнийи жогору алюминий жана башка иштетүү кыйын материалдарда реалдуу шайман өмүрү сыноолорунан өткөрүлүшү керек. Кесүү күчү, шайман температурасы, эскирүү көлөмү, четтин сынуусу жана иштетилген беттин сапаты бирге бааланууга тийиш.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Эксперименттик долбоордун кыскача мазмуну

Баштапкы материалдардын негизги касиеттери

Мүнөздөө аспаптары жана шарттары

Механикалык жана жылуулук жыйынтыктарынын кыскача мазмуну

Жыйынтыктардын ишенимдүүлүгүн баалоочу текшерүү тизмеси

Сүрөттөр менен таблицалардын илимий мааниси

• 1-сүрөт: Пирофиллит, доломит, көмүртек диск, молибден идиш, катуу металл негиз жана алмаз порошогунан турган жогорку басым синтез клеткасынын катмарлуу түзүлүшүн көрсөтөт.
• 2-сүрөт: Графенсиз жана yüzde 0,1 графендүү PCD үлгүлөрүнүн SEM сүрөттөрүн салыштырып, эки үлгү тең сапаттык жактан тыгыз жана чоң жаракалардан алыс көрүнөрүн көрсөтөт.
• 3-сүрөт: Графенсиз үлгүдө алмаз, β-SiC жана эркин кремний пиктерин; графендүү үлгүдө болсо алмаз жана β-SiC пиктерин көрсөтөт.
• 4-сүрөт: Алмаз жана графен менен байланыштырылган Raman пиктерин берип, синтезден кийин көмүртектин графен сымал бөлүгү сакталып калышы мүмкүн экенин көрсөтөт.
• 1-таблица: Катуулук, эскирүү катышы, кысууга бекемдик жана кычкылдануунун башталуу температурасындагы өзгөрүүлөрдү сандык салыштырат.
• 5-сүрөт: Графенсиз жана графендүү поликристалл алмаз катмарларынын термогравиметриялык ийри сызыктарын салыштырып, кычкылдануунун башталышы 1070 °C-ден 1115 °C-ге жылганын көрсөтөт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Изилдөөнүн толук түпнуска аталышы: Preparation and Characterization of Graphene Nanoplatelet-Modified Silicon-Bonded Polycrystalline Diamond Composites

Жүктөлгөн толук тексттеги авторлор жана ирети: Dandan Li, Xuefeng Yang жана Zhengxin Li.

Тең биринчи автор: Тең салым же тең биринчи авторлук тууралуу маалымат көрсөтүлгөн эмес.

Жүктөлгөн тексттеги жооптуу авторлор: Xuefeng Yang жана Zhengxin Li.

Институционалдык байланыштар:

• School of Materials Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou, China
• School of Materials Engineering, Henan Polytechnic College, Zhengzhou, China

Dandan Li менен Zhengxin Li Henan University of Technology; Xuefeng Yang болсо Henan Polytechnic College менен байланышкан деп көрсөтүлгөн.

Библиографиялык дал келбестик: Жүктөлгөн тексттеги автор жана жооптуу автор маалыматы SSRNдин жеткиликтүү учурдагы metadata жазуусу менен дал келбейт. SSRN жазуусунда Dandan Li жана Yuchang Wang аттары көрсөтүлөт. Авторлор тизмеси такталмайынча экинчи даражадагы жарыялоолордо автоматтык metadata гана колдонулбашы керек.

DOI: 10.2139/ssrn.7195325. DOI SSRN preprint жазуусуна тиешелүү жана рецензияланган журнал макаласынын DOIси катары каралбашы керек.

Журнал: Рецензияланган журналдын аты көрсөтүлгөн эмес жана жарыяланган журнал версиясы ырасталган эмес.

Жарыялоо платформасы: SSRN.

SSRN аннотация номери: 7195325.

Жарыяланган жыл: 2026.

Булак түрү: Жогорку температура–жогорку басым синтезин, электрондук микроскопияны, XRD, Raman, механикалык сыноолорду жана жылуулук анализин камтыган эксперименттик материал таануу preprintи.

Рецензия абалы: Изилдөө рецензиядан өткөн эмес. Ар бир бетте preprint жана рецензияланбаган иш жөнүндө эскертүү бар.

Расмий шилтеме:https://ssrn.com/abstract=7195325

Каржылоо: Жүктөлгөн текстте өзүнчө каржылоо билдирүүсү жок.

Автордук салымдар: Авторлор боюнча жеке салым билдирүүсү берилген эмес.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Өзүнчө кызыкчылыктардын кагылышы тууралуу билдирүү жок.

Маалыматтарга жетүү: Чийки XRD жана Raman файлдары, SEM сүрөттөрүнүн толук топтому, механикалык сыноолордун үлгү боюнча жыйынтыктары жана өндүрүш рецептинин толук курамы үчүн ачык маалымат шилтемеси берилген эмес.

Бул кыргызча макала жүктөлгөн изилдөөнүн тогуз беттик толук тексти, жогорку басым клеткасынын схемасы, SEM сүрөттөрү, XRD үлгүлөрү, Raman спектри, термогравиметриялык ийри сызыктары жана механикалык касиеттер таблицасы каралып даярдалган. Тышкы булактар SSRN жазуусун, DOIни жана библиографиялык маалыматтарды текшерүү үчүн гана колдонулган; илимий мазмунга сырттан эксперименттик жыйынтык кошулган эмес.

Изилдөөнүн негизги чектөөлөрү — бир гана графен үлүшү сыналганы, кайталоо саны жана статистикалык бөлүштүрүүлөр берилбегени, эркин кремний сандык өлчөнбөгөнү, графен бөлүштүрүлүшү картага түшүрүлбөгөнү, жылуулук өткөрүмдүүлүк жана сынуу чыдамкайлыгы түз сыналбаганы, реалдуу кесүү же бургулоо эксперименттери жок экени, Raman жана жылуулук анализинин аралыктарындагы ыкма–сүрөт дал келбестиктери жана расмий metadata менен толук тексттеги автор айырмасы.