Балабанов Роман Дмитриевич, аспирант, Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ); младший научный сотрудник, АО «НИИграфит»
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
ул. Электродная, 2, Москва, 111524
Roman D. Balabanov, Postgraduate Student, Tambov State Technical University (TSTU), Tambov; Junior Researcher, JSC NIIgrafit
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
2, Elektrodnaya St., Moscow, 111524
Дьячкова Татьяна Петровна, доктор химических наук, профессор
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
Tatyana P. Dyachkova, D. Sc. (Chem.), Professor
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
Федюшкина Анна Генриховна, руководитель направления
ул. Электродная, 2, Москва, 111524
Anna G. Fedyushkina, Head of Department
2, Elektrodnaya St., Moscow, 111524
Гутник Ирина Владимировна, кандидат технических наук, доцент
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
Irina V. Gutnik, Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
Титов Георгий Анатольевич, студент
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
Georgy A. Titov, Student
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
Буракова Елена Анатольевна, доктор технических наук, доцент
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
Elena A. Burakova, D. Sc. (Eng.), Associate Professor
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
Туголуков Евгений Николаевич, доктор технических наук, профессор
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
Evgeny N. Tugolukov, D. Sc. (Eng.) Professor
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
Рассмотрено влияние добавок оксида графена (ОГ) на структуру и морфологию графитового наполнителя и прочностные характеристики конечных углеграфитовых композитов. Рецептурный состав опытных образцов шихты выбран с применением математического метода планирования эксперимента и плана Хартли. Определены гранулометрический состав образцов исходной и модифицированной шихты и их адсорбционная емкость по отношению к пеку. Для оценки структуры и морфологии частиц наполнителя использованы методы сканирующей электронной микроскопии, КР-спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии, измерения виброплотности и удельной поверхности (по БЭТ). Показано, что при добавлении 0,9 мас. % ОГ в состав наполнителя формируется более плотное зерно с меньшим количеством пустот. При этом значение удельной поверхности снижается в 3,6 раза, а сорбционная емкость по отношению к пеку, напротив, возрастает в 2,7 раза, что указывает на изменение химического состава поверхности частиц наполнителя. По данным спектроскопии КР образцы модифицированной шихты характеризуются более высоким значением соотношения D/G, на поверхности частиц присутствуют функциональные группы, преобладают краевые дефекты. В ходе физико-механических испытаний образцов после обжига установлено, что за счет введения 0,9 мас. % оксида графена предел прочности при сжатии увеличивается с 35,5 до 97,5 МПа. Полученные результаты имеют важное значение для разработки новых композитных материалов триботехнического назначения.
In this work, the influence of graphene oxide (GO) additives on the structure and morphology of graphite filler, as well as the strength characteristics of final carbon-graphite composites, is investigated. The formulation of prototype charge samples was selected using the mathematical method of experiment planning and the Hartley plan. The granulometric composition of the initial and modified charge samples, along with their adsorption capacity with respect to pitch, was determined. Scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, XRD analysis, vibration density measurements, and specific surface area analysis (via BET) were used to evaluate the structure and morphology of the filler particles. It was found that when 0.9 wt. % GO is added to the filler composition, a denser grain structure with fewer voids is formed. At the same time, the specific surface area decreases by a factor of 3.6, while the sorption capacity for pitch, on the contrary, increases by a factor of 2.7, indicating a change in the chemical composition of the filler particle surfaces. According to Raman spectroscopy data, the modified charge samples exhibit a higher D/G ratio, the presence of functional groups on the particle surface, and a predominance of edge defects. Physical and mechanical testing of the samples after firing revealed that the introduction of 0.9 wt. % graphene oxide increases the compressive strength from 35.5 to 97.5 MPa. These results are significant for the development of new composite materials for tribotechnical applications.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.