ITRM20130146A1 - ELECTROPOSITION ON METAL FOAMS - Google Patents
ELECTROPOSITION ON METAL FOAMSInfo
- Publication number
- ITRM20130146A1 ITRM20130146A1 IT000146A ITRM20130146A ITRM20130146A1 IT RM20130146 A1 ITRM20130146 A1 IT RM20130146A1 IT 000146 A IT000146 A IT 000146A IT RM20130146 A ITRM20130146 A IT RM20130146A IT RM20130146 A1 ITRM20130146 A1 IT RM20130146A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- metal
- graphene
- alloy
- electrodeposition
- foam
- Prior art date
Links
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 title claims description 71
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 53
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 43
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 31
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 30
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 20
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 17
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims description 17
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 10
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 4
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims 4
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 2
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/04—Tubes; Rings; Hollow bodies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
"ELETTRODEPOSIZIONE SU SCHIUME METALLICHE" "ELECTRODEPOSITION ON METALLIC FOAMS"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un metodo per la preparazione di schiume metalliche con rivestimento in matrice metallica e grafene mediante un processo di elettrodeposizione e alle schiume metalliche ad elevate prestazioni ottenibili con tale metodo. The present invention relates to a method for the preparation of metal foams with metal matrix and graphene coating by means of an electrodeposition process and to the high performance metal foams obtainable with this method.
STATO DELLA TECNICA ANTERIORE STATE OF THE PRIOR ART
Le schiume metalliche sono materiali noti descritti ad esempio nella domanda di brevetto US2012/0175534. Le schiume metalliche sono materiali porosi con strutture a celle aperte con una superficie esterna che può consistere essenzialmente in uno più o rivestimenti metallici depositati ad esempio mediante elettrodeposizione. Metal foams are known materials described for example in patent application US2012 / 0175534. Metal foams are porous materials with open cell structures with an outer surface which can essentially consist of one or more metallic coatings deposited for example by electrodeposition.
Schiume metalliche di questo tipo hanno molti campi di applicazione, possono essere utilizzate per la produzione di elettrodi per accumulatori elettrici o batterie nonché per elettrodi per celle a combustibile. Metal foams of this type have many fields of application, they can be used for the production of electrodes for electric accumulators or batteries as well as for electrodes for fuel cells.
Inoltre, materiali di questo tipo possono essere impiegati come materiali di supporto per catalizzatori che sono utilizzati in impianti per processi chimici e anche in dispositivi catalitici di veicoli a motore. Inoltre le schiume metallica possono essere utilizzate per l'isolamento acustico. Furthermore, materials of this type can be employed as support materials for catalysts which are used in chemical process plants and also in catalytic devices of motor vehicles. In addition, metal foams can be used for sound insulation.
E’ stato ora sorprendentemente scoperto che alcune proprietà delle schiume metalliche note nello stato della tecnica possono essere notevolmente migliorate modificando il loro rivestimento metallico. It has now been surprisingly discovered that some properties of the metal foams known in the state of the art can be significantly improved by modifying their metallic coating.
Scopo della presente invenzione è quello di fornire nuove schiume metalliche rivestite e metodi per la loro preparazione, con proprietà fisiche e/o chimiche migliorate rispetto alle schiume metalliche ottenute con i metodi della tecnica nota. The object of the present invention is to provide new coated metal foams and methods for their preparation, with physical and / or chemical properties improved with respect to the metal foams obtained with the methods of the known art.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
La soluzione proposta nella seguente invenzione è un metodo per la preparazione di schiume metalliche con un rivestimento in metallo (o sue leghe) e grafene in grado di conferire alle schiume metalliche proprietà meccaniche (ad esempio resistenza a compressione, capacità di assorbimento di energia, flessibilità e/o resistenza alla trazione) migliori delle schiume metalliche prive di questo tipo di rivestimento. La presente invenzione si basa sull’osservazione che variando la quantità di grafene usata nel metodo di preparazione, eventualmente in combinazione con altri parametri del metodo come la porosità delle schiume metalliche, lo spessore e/o il metallo di rivestimento, è possibile modulare le proprietà meccaniche delle schiume metalliche a celle aperte migliorandole notevolmente. Sono state infatti ottenute schiume metalliche rivestite con una conducibilità termica migliorata fino al 150% e una tensione di snervamento migliorata fino al 50% rispetto alle schiume metalliche non rivestite. The solution proposed in the following invention is a method for the preparation of metal foams with a coating in metal (or its alloys) and graphene capable of giving the metal foams mechanical properties (e.g. compressive strength, energy absorption capacity, flexibility and / or tensile strength) better than metal foams without this type of coating. The present invention is based on the observation that by varying the amount of graphene used in the preparation method, possibly in combination with other parameters of the method such as the porosity of the metal foams, the thickness and / or the coating metal, it is possible to modulate the properties mechanics of open cell metal foams improving them considerably. In fact, coated metal foams have been obtained with an improved thermal conductivity of up to 150% and an improved yield stress of up to 50% compared to uncoated metal foams.
Pertanto, un primo oggetto della presente invenzione è un metodo per la preparazione di schiume metalliche a celle aperte con un rivestimento in metallo o una sua lega e grafene comprendente i seguenti passaggi: Therefore, a first object of the present invention is a method for preparing open cell metal foams with a metal coating or an alloy thereof and graphene comprising the following steps:
a) elettrodeposizione di un primo strato di metallo o di una sua lega e grafene su detta schiuma metallica; a) electrodeposition of a first layer of metal or of an alloy and graphene thereof on said metal foam;
b) elettrodeposizione di un secondo strato di metallo o di una sua lega su detta schiuma metallica. b) electrodeposition of a second layer of metal or of an alloy thereof on said metal foam.
Un secondo oggetto dell’invenzione è un metodo per la preparazione di schiume metalliche a celle aperte con un rivestimento in metallo o una sua lega e grafene comprendente i seguenti passaggi: A second object of the invention is a method for preparing open cell metal foams with a metal coating or an alloy and graphene thereof comprising the following steps:
a’) elettrodeposizione di un primo strato di metallo o di una sua lega su detta schiuma metallica; a ') electrodeposition of a first layer of metal or an alloy thereof on said metal foam;
b’) elettrodeposizione di un secondo strato di metallo o di una sua lega e grafene su detta schiuma metallica; b ') electrodeposition of a second layer of metal or an alloy and graphene thereof on said metal foam;
c’) elettrodeposizione di un terzo strato di metallo o di una sua lega su detta schiuma metallica. c ’) electrodeposition of a third layer of metal or an alloy thereof on said metal foam.
Un terzo oggetto dell’invenzione è una schiuma metallica a celle aperte rivestita in cui detto rivestimento comprende un primo strato di metallo o una sua lega e grafene, un secondo strato di metallo o una sua lega. A third object of the invention is a coated open cell metal foam in which said coating comprises a first layer of metal or an alloy thereof and graphene, a second layer of metal or an alloy thereof.
Un quarto oggetto dell’invenzione è una schiuma metallica a celle aperte rivestita in cui detto rivestimento comprende un primo strato di metallo o di una sua lega, un secondo strato di metallo o una sua lega e grafene, un terzo strato di metallo o una sua lega. A fourth object of the invention is a coated open cell metal foam in which said coating comprises a first layer of metal or an alloy thereof, a second layer of metal or an alloy thereof and graphene, a third layer of metal or a layer thereof. League.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1. In Fig.1 è riportato uno schema della cella utilizzata in una forma di realizzazione del metodo della presente invenzione. Si può osservare che il catodo è costituito dalla schiuma di alluminio a celle aperte, circondato dall’anodo in materiale metallico. Figure 1. Fig.1 shows a diagram of the cell used in an embodiment of the method of the present invention. It can be observed that the cathode is made up of open-cell aluminum foam, surrounded by the anode in metal material.
Figura 2. In Fig. 2 sono riportati immagini di analisi microscopiche che evidenziano lo strato di grafene e di metalli depositati su un particolare di schiuma metallica. Figure 2. Fig. 2 shows images of microscopic analyzes that highlight the layer of graphene and metals deposited on a particular metal foam.
Figura 3. In Fig.3 sono riportate delle immagini ingrandite al microscopio delle singole fasi di deposizione su schiume metalliche. Figure 3. Fig.3 shows enlarged images under the microscope of the single deposition phases on metal foams.
Figura 4. In Fig. 4 è riportato uno schema del sistema di misura della conducibilità termica di un campione di schiuma a celle aperte con rivestimento in metallo e grafene Figure 4. Fig. 4 shows a diagram of the thermal conductivity measurement system of a sample of open cell foam with metal and graphene coating
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Come precedentemente indicato, la presente invenzione riguarda un metodo per la preparazione di schiume metalliche a celle aperte con un rivestimento in metallo (o una sua lega) e grafene comprendente i seguenti passaggi di elettrodeposizione: a) elettrodeposizione di un primo strato di metallo o di una sua lega e grafene su detta schiuma metallica; As previously indicated, the present invention relates to a method for preparing open cell metal foams with a metal (or an alloy thereof) and graphene coating comprising the following electrodeposition steps: a) electrodeposition of a first layer of metal or an alloy thereof and graphene on said metal foam;
b) elettrodeposizione di un secondo strato di metallo o una sua lega su detta schiuma metallica. b) electrodeposition of a second metal layer or an alloy thereof on said metal foam.
Nel metodo della presente invenzione potranno essere usate preferibilmente schiume metalliche scelte tra schiume metalliche di alluminio, rame, nichel, ferro, titanio, magnesio, piombo e le leghe basate sui predetti metalli, mentre la dimensione dei pori della struttura a celle aperte sarà generalmente nell’intervallo che va dai micrometri ai centimetri o se espressa come dimensione di pori per pollice compresa tra 3 e 30 ppi. La densità di corrente del passaggio di elettrodeposizione a) potrà variare ad esempio da 0,02 a 0,2 mA/cm<2>, mentre la densità di corrente passaggio di elettrodeposizione b) potrà variare ad esempio in un intervallo di 0,2-40 mA/cm<2>. In the method of the present invention, metal foams selected from metal foams of aluminum, copper, nickel, iron, titanium, magnesium, lead and alloys based on the aforementioned metals can be preferably used, while the pore size of the open cell structure will generally be in the 'range that goes from micrometers to centimeters or if expressed as a size of pores per inch between 3 and 30 ppi. The current density of the electrodeposition passage a) may vary for example from 0.02 to 0.2 mA / cm <2>, while the current density of the electrodeposition passage b) may vary for example in an interval of 0.2 -40 mA / cm <2>.
Il metodo della presente invenzione potrà comprendere un altro passaggio di elettrodeposizione di metallo o di una sua lega precedente al passaggio a). L’elettrodeposizione di uno strato metallico sulla schiuma metallica prima dei passaggi a) e b) migliora ulteriormente la conducibilità termica e resistenza meccanica della schiuma rivestita e potrà essere condotto ad esempio ad una densità di corrente compresa tra 0,2-40 mA/cm<2>The method of the present invention may comprise another electroplating step of metal or an alloy thereof preceding step a). The electrodeposition of a metal layer on the metal foam before steps a) and b) further improves the thermal conductivity and mechanical resistance of the coated foam and can be conducted for example at a current density between 0.2-40 mA / cm < 2>
La temperatura del metodo è compresa generalmente in un intervallo tra 20-100°C. La durata complessiva del metodo sarà chiaramente in funzione del valore della densità di corrente e può variare ad esempio da 5 minuti a 3 ore. La selezione dei parametri dei diversi passaggi del metodo quali densità di corrente, temperatura e durata dell‘elettrodeposizione influiscono sulle proprietà del rivestimento, come spessore, durezza, duttilità e omogeneità. The method temperature generally ranges from 20-100 ° C. The overall duration of the method will clearly depend on the value of the current density and can vary for example from 5 minutes to 3 hours. The selection of the parameters of the different steps of the method such as current density, temperature and duration of the electrodeposition affect the properties of the coating, such as thickness, hardness, ductility and homogeneity.
I metalli utilizzati nei passaggi di elettrodeposizione sono ad esempio nichel, zinco, stagno, cromo, ferro, rame, titanio, argento, oro, platino e altri elementi del gruppo del platino, come Ru, Os, Rh, Pd e Jr e loro leghe come ad esempio ottone, bronzo, monel, leghe di ferro-cromo, e loro combinazioni. Per determinate applicazioni, scambiatori di calore, radiatori, celle a combustibile, sono particolarmente preferite rame, leghe di rame, nichel e leghe di nichel. Preferibilmente, ma non necessariamente potrà essere usato lo stesso metallo nei diversi passaggi di elettrodeposizione del metodo. The metals used in the electrodeposition steps are for example nickel, zinc, tin, chromium, iron, copper, titanium, silver, gold, platinum and other elements of the platinum group, such as Ru, Os, Rh, Pd and Jr and their alloys such as brass, bronze, monel, iron-chromium alloys, and combinations thereof. For certain applications, heat exchangers, radiators, fuel cells, copper, copper alloys, nickel and nickel alloys are particularly preferred. Preferably, but not necessarily, the same metal can be used in the different electrodeposition steps of the method.
I bagni elettrolitici dei diversi passaggi di elettrodeposizione possono contenere gli stessi reagenti usati nella elettrodeposizione convenzionale di metalli, leghe metalliche o materiali compositi a matrice metallica ad esempio potranno essere CuSO4 e CuCl. Il bagno elettrolitico del secondo passaggio b) di elettrodeposizione, sarà preferibilmente basico e conterrà grafene preferibilmente in una concentrazione in peso compresa tra 1 e 5%. Il grafene sarà preferibilmente scelto tra ossido di grafene (GO), nanopiastrine di grafene (GNP), e GO o GNP funzionalizzati con particelle metalliche. The electrolytic baths of the different electrodeposition steps can contain the same reagents used in the conventional electrodeposition of metals, metal alloys or metal matrix composite materials, for example they could be CuSO4 and CuCl. The electrolytic bath of the second electrodeposition step b) will preferably be basic and will contain graphene preferably in a concentration by weight of between 1 and 5%. Graphene will preferably be chosen from graphene oxide (GO), graphene nanoplatelets (GNP), and GO or GNP functionalized with metal particles.
L’ossido di grafene è un materiale stratificato prodotto dall’ossidazione della grafite mediante forti trattamenti acidi ed ossidativi. L’unità di base del GO è il piano di grafene ossidato, che reca gruppi ossidrilici ed epossidici sul piano, oltre a gruppi carbonilici e carbossilici ai bordi. Graphene oxide is a layered material produced by the oxidation of graphite through strong acid and oxidative treatments. The basic unit of the GO is the oxidized graphene plane, which bears hydroxyl and epoxy groups on the plane, as well as carbonyl and carboxyl groups at the edges.
La presenza di questi gruppi funzionali rende il GO fortemente idrofilo e, a differenza della grafite, un cattivo conduttore elettrico (ibridazione sp2 a sp3). Con una riduzione chimica o termica è possibile ripristinare, quasi totalmente, l’ibridazione originaria della grafite rendendo il GO (GOr) un buon conduttore elettrico e termico. The presence of these functional groups makes GO highly hydrophilic and, unlike graphite, a bad electrical conductor (sp2 to sp3 hybridization). With a chemical or thermal reduction it is possible to almost totally restore the original hybridization of graphite making the GO (GOr) a good electrical and thermal conductor.
Le nanopiastrine di grafene (GNP o Graphene NanoPlatelets) si presentano sotto forma di una polvere grigio-nera parzialmente volatile. Lo spessore medio stimato delle particelle preferibile per l’applicazione varia da pochi nanometri (Grafene few layer) sino a circa 30 nanometri. Graphene nanoplatelets (GNP or Graphene NanoPlatelets) come in the form of a partially volatile gray-black powder. The estimated average thickness of the particles preferable for the application varies from a few nanometers (Graphene few layer) up to about 30 nanometers.
Le dimensioni superficiali di tali nanopiastrine vanno dai 5 ai 200 microns, preferibilmente da 20 a 30 micron. Il contenuto di carbonio calcolato è maggiore del 98%, mentre la densità di bulk varia da un minimo di 0,010 g/cm3 sino a 0,050 g/cm3. I bagni elettrolitici durante i vari passaggi di elelttrodeposizione potranno essere vantaggiosamente posti in agitazione magnetica per favorire l’uniformità del rivestimento finale ottenuto. The surface dimensions of these nanoplatelets range from 5 to 200 microns, preferably from 20 to 30 microns. The calculated carbon content is greater than 98%, while the bulk density varies from a minimum of 0.010 g / cm3 up to 0.050 g / cm3. The electrolytic baths during the various electroplating steps can be advantageously placed under magnetic stirring to favor the uniformity of the final coating obtained.
Secondo una forma di realizzazione nei passaggi di elettrodeposizione la schiuma metallica funge da catodo. Il catodo sarà circondato da tutti i lati da un anodo sacrificale. L'anodo forma una gabbia cubica intorno alla schiuma (si veda ad esempio FIG. 1). La distanza dell’ anodo dalla superficie esterna della schiuma da rivestire potrà essere ad esempio di circa 2 cm. According to an embodiment in the electrodeposition passages the metal foam acts as a cathode. The cathode will be surrounded on all sides by a sacrificial anode. The anode forms a cubic cage around the foam (see for example FIG. 1). The distance of the anode from the external surface of the foam to be coated may be for example about 2 cm.
Secondo una forma di realizzazione prima di effettuare i passaggi di elettrodeposizione il metodo potrà comprendere un passaggio in cui la schiuma metallica è sottoposta ad un procedimento di sabbiatura (ad esempio con sferette di vetro), la superficie delle schiume sarà così vantaggiosamente attivata. According to an embodiment, before carrying out the electrodeposition passages, the method may comprise a passage in which the metal foam is subjected to a sandblasting process (for example with glass beads), the surface of the foams will thus advantageously be activated.
Secondo una forma di realizzazione del metodo il bagno elettrolitico del passaggio a) comprende CuSO4 e nanopiastrine di grafene, il bagno elettrolitico del passaggio b) comprende H2SO4, CuSO4 e CuCl e il bagno elettrolitico del passaggio precedente al passaggio a) comprende H2SO4, CuSO4 e CuCl. According to an embodiment of the method, the electrolytic bath of step a) comprises CuSO4 and graphene nanoplatelets, the electrolytic bath of step b) comprises H2SO4, CuSO4 and CuCl and the electrolytic bath of step preceding step a) comprises H2SO4, CuSO4 and CuCl.
Ulteriore oggetto della presente invenzione sono schiume metalliche a celle aperte rivestite in cui detto rivestimento comprende un primo strato di metallo (o una sua lega) e grafene, un secondo strato di metallo o una sua lega. In una forma di realizzazione il rivestimento comprenderà anche un altro strato di metallo (o una sua lega) posto tra la schiuma metallica e lo strato di metallo e grafene, . A further object of the present invention are coated open cell metal foams in which said coating comprises a first layer of metal (or an alloy thereof) and graphene, a second layer of metal or an alloy thereof. In one embodiment the coating will also comprise another metal layer (or an alloy thereof) placed between the metal foam and the metal and graphene layer.
I metalli utilizzati nel rivestimento di dette schiume metalliche sono ad esempio nichel, zinco, stagno, cromo, ferro, rame, titanio, argento, oro, platino e altri elementi del gruppo del platino, come Ru, Os, Rh, Pd e Jr e loro leghe come ad esempio ottone, bronzo, monel, leghe di ferro-cromo, e loro combinazioni. Le schiume metalliche saranno preferibilmente scelte tra schiume metalliche di alluminio, rame, nichel, ferro, titanio, magnesio, piombo e le leghe basate sui predetti metalli. The metals used in the coating of said metal foams are for example nickel, zinc, tin, chromium, iron, copper, titanium, silver, gold, platinum and other elements of the platinum group, such as Ru, Os, Rh, Pd and Jr and their alloys such as brass, bronze, monel, iron-chromium alloys, and combinations thereof. The metal foams will preferably be selected from metal foams of aluminum, copper, nickel, iron, titanium, magnesium, lead and alloys based on the aforesaid metals.
Secondo una forma di realizzazione lo spessore del rivestimento è sostanzialmente uniforme, il che significa che la deviazione dalla spessore medio non è maggiore di circa il 20%. Generalmente lo spessore sarà compreso in un intervallo da 1-1000 micron, preferibilmente da 20 a 500 µm. Lo spessore dello strato di metallo e grafite sarà preferibilmente al massimo di 100 micron. According to one embodiment, the thickness of the coating is substantially uniform, which means that the deviation from the average thickness is not greater than about 20%. Generally the thickness will be comprised in a range from 1-1000 microns, preferably from 20 to 500 µm. The thickness of the metal and graphite layer will preferably be at most 100 microns.
Secondo una forma di realizzazione le schiume metalliche a celle aperte rivestite come sopra descritte saranno ottenute con il metodo di elettrodeposizione della presente descrizione. According to an embodiment, the open cell metal foams coated as described above will be obtained with the electrodeposition method of the present description.
Ulteriore oggetto della presente invenzione sono manufatti comprendenti le schiume metalliche della presente descrizione in forma di griglie per batterie, componenti per scambiatori di calore per impianti chimici e industriali, scambiatori di calore per elettrodomestici, per trasformatori di corrente di alta potenza, per scambiatori di calore per i settori automotive, aeronautico e aerospaziale, celle a combustibile, sistemi elettronici di potenza, sistemi per la produzione dell'energia con piccoli salti termici, scambiatori di calore per camini in ambienti aggressivi, componentistica integrata con proprietà di scambio termico e strutturale dei settori industriali, del trasporto e aerospaziale. A further object of the present invention are manufactured articles comprising the metal foams of the present description in the form of grids for batteries, components for heat exchangers for chemical and industrial plants, heat exchangers for household appliances, for high power current transformers, for heat exchangers. for the automotive, aeronautical and aerospace sectors, fuel cells, electronic power systems, systems for the production of energy with small thermal jumps, heat exchangers for chimneys in aggressive environments, integrated components with thermal and structural exchange properties of the sectors industrial, transport and aerospace.
Sono di sotto riportati esempi che hanno lo scopo di illustrare meglio la presente invenzione e alcune forme di realizzazione specifiche, tali esempi non sono in alcun modo da considerare come una limitazione della precedente descrizione e delle successive rivendicazioni. Examples are reported below which have the purpose of better illustrating the present invention and some specific embodiments, these examples are in no way to be considered as a limitation of the previous description and subsequent claims.
ESEMPI EXAMPLES
Metodi per la valutazione delle proprietà delle schiume metalliche con e senza rivestimento Methods for the evaluation of the properties of metal foams with and without coating
Per poter valutare il comportamento meccanico delle schiume con e senza rivestimento, in termini di tensione di snervamento e di energia di deformazione, sono stati eseguiti dei test di compressione, utilizzando una cella di carico da 10 KN. La velocità di compressione è stata fissata a 10 mm/min, al fine di evidenziare al meglio l’ampia zona di plateau che è relazionabile alla capacità di assorbimento di energia da parte delle schiume. In order to evaluate the mechanical behavior of foams with and without coating, in terms of yield stress and deformation energy, compression tests were performed using a 10 KN load cell. The compression speed was set at 10 mm / min, in order to better highlight the large plateau area that is related to the energy absorption capacity of the foams.
Per l’esecuzione delle prove termiche, è stato invece messo a punto un piccolo apparato sperimentale del quale si riporta lo schema in Fig 4. For the execution of the thermal tests, a small experimental apparatus was instead developed, the diagram of which is shown in Fig 4.
Sono state utilizzate due celle di Peltier, appoggiate sulle basi della schiume, poste tra due piastre alettate. Ciascuna cella, collegata elettricamente ad un alimentatore, permette di impostare un flusso termico unidirezionale dal basso verso l’alto che interessa la schiuma e crea un gradiente termico all’interno di essa. La schiuma è stata isolata per contenere la dispersione del calore in direzione laterale. Per misurare la temperatura alle basi della schiuma sono state utilizzate due termocoppie di “tipo J” Ferro-Costantana. Il flusso termico scambiato risulta essere: Two Peltier cells were used, resting on the foam bases, placed between two finned plates. Each cell, electrically connected to a power supply, allows you to set a unidirectional thermal flow from bottom to top that affects the foam and creates a thermal gradient inside it. The foam has been insulated to contain heat loss in the lateral direction. To measure the temperature at the bases of the foam, two Iron-Constantan “type J” thermocouples were used. The heat flow exchanged turns out to be:
Dove V e i rappresentano tensione e corrente imposte dagli alimentatori alle celle di Peltier. La conoscenza di questo valore e dell’altezza del provino h ha permesso il calcolo del prodotto tra la conducibilità della schiuma e la superficie a contatto con la cella: Where V and i represent voltage and current imposed by the power supplies on the Peltier cells. The knowledge of this value and the height of the specimen h allowed the calculation of the product between the conductivity of the foam and the surface in contact with the cell:
Preparazione dell’ossido di grafene Preparation of graphene oxide
L’ossido di grafene (GO) è stato sintetizzato a partire da un sottoprodotto della Grafite flakes trattato per via chimica con acido solforico, acido nitrico e permanganato di potassio (metodo Hummers). Il prodotto ottenuto è fortemente idrofilo e quindi facilmente disperdibile in acqua. In soluzione presenta il tipico colore giallo/marrone indice del buon grado di ossidazione del grafene (rapporto C/O 2:1). Le analisi confermano la presenza dei gruppi funzionali sui piani e lungo i bordi del grafene. La dimensione superficiale media va da 1 a 6 micron. Sono state provate soluzioni di GO in acqua a concentrazioni diverse. Il materiale è stato successivamente ridotto mediante annealing termico. Graphene oxide (GO) was synthesized from a by-product of Graphite flakes chemically treated with sulfuric acid, nitric acid and potassium permanganate (Hummers method). The product obtained is highly hydrophilic and therefore easily dispersible in water. In solution it has the typical yellow / brown color, indicating the good degree of oxidation of graphene (C / O ratio 2: 1). The analyzes confirm the presence of the functional groups on the planes and along the edges of the graphene. The average surface size ranges from 1 to 6 microns. GO solutions in water at different concentrations were tested. The material was subsequently reduced by thermal annealing.
Preparazione di nanopiastrine di grafene Preparation of graphene nanoplatelets
Le nanopiastrine di grafene (GNP) sono state preparate a partire da grafite intercalata con acido solforico (Grafite Espandibile). Fornendo energia alla grafite espandibile, sottoforma di calore o di microonde, essa si espande formando dei granuli dalla morfologia worm-like con densità apparente molto bassa (~ 0,005 g/cm<3>). Questo materiale viene bagnato con un solvente e trattato con ultrasuoni per raggiungere la completa esfoliazione dei pacchetti di grafene. Successivamente il materiale viene asciugato ed essiccato in forno sottovuoto. Le dimensioni dei pacchetti di grafene variano in base ai parametri utilizzati in fase di espansione e sonificazione. Gli spessori possono variare da pochi nanometri (few layers) a più di 30 nm. Le dimensioni superficiali variano invece da 5 µm a ~ 200 µm. Il materiale si presenta sottoforma di polvere, in parte volatile, dalla densità apparente che può variare da 0,05 a 0,01 g/cm<3>. Graphene nanoplatelets (GNP) were prepared from graphite intercalated with sulfuric acid (Expandable Graphite). By supplying energy to the expandable graphite, in the form of heat or microwaves, it expands forming granules with a worm-like morphology with very low bulk density (~ 0.005 g / cm <3>). This material is wetted with a solvent and treated with ultrasound to achieve complete exfoliation of the graphene packets. Subsequently the material is dried and dried in a vacuum oven. The dimensions of the graphene packages vary according to the parameters used in the expansion and sonification phase. The thicknesses can vary from a few nanometers (few layers) to more than 30 nm. The surface dimensions vary instead from 5 µm to ~ 200 µm. The material is in the form of powder, partly volatile, with an apparent density that can vary from 0.05 to 0.01 g / cm <3>.
Esempio 1 Example 1
Come materiale di partenza è stata utilizzata una schiuma di alluminio con una porosità di 10 ppi. L’elettrodeposizione è stata suddivisa in tre fasi. Il bagno della prima e terza fase è costituita da: 60g/l di H2SO4, 190 g/l di CuSO4 e 100 ppm di CuCl. Il bagno della seconda fase è costituito da: 250 g/l di CuSO4e 1 g/l di GNP. An aluminum foam with a porosity of 10 ppi was used as the starting material. The electrodeposition was divided into three phases. The bath of the first and third phase consists of: 60g / l of H2SO4, 190 g / l of CuSO4 and 100 ppm of CuCl. The bath of the second phase consists of: 250 g / l of CuSO4 and 1 g / l of GNP.
L’anodo è costituito da un cubo cavo di rame per tutte le fasi. The anode consists of a hollow copper cube for all phases.
I parametri dell’elettrodeposizione per la prima e terza fase sono: The electrodeposition parameters for the first and third phase are:
Corrente = 2,3 A; tempo = 50 minuti e agitazione = 3,5 rpm. Current = 2.3 A; time = 50 minutes and stirring = 3.5 rpm.
I parametri della seconda fase sono: The parameters of the second phase are:
Corrente = 0,02 A; tempo = 30 minuti e agitazione = 3,5 rpm. Current = 0.02 A; time = 30 minutes and stirring = 3.5 rpm.
La temperatura è stata mantenuta costante a 25°C. The temperature was kept constant at 25 ° C.
E’ stata prodotta una schiuma con rivestimento di rame e nanopiastrine (nanoplatelet) di grafene, uniformemente distribuito. La schiuma rivestita così ottenuta ha mostrato, rispetto a quella di alluminio di partenza, un miglioramento della conducibilità termica del 100% ed un miglioramento della tensione di snervamento del 50%. A foam with a copper coating and graphene nanoplatelets was produced, evenly distributed. The so obtained coated foam showed, compared to the starting aluminum one, an improvement of the thermal conductivity of 100% and an improvement of the yield stress of 50%.
Esempio 2 Example 2
La schiuma di alluminio ha una porosità di 10 ppi. L’elettrodeposizione è stata suddivisa in tre fasi. The aluminum foam has a porosity of 10 ppi. The electrodeposition was divided into three phases.
Il bagno della prima e terza fase è costituita da: 60g/l di H2SO4, 190 g/l di CuSO4 e 100 ppm di CuCl. The bath of the first and third phase consists of: 60g / l of H2SO4, 190 g / l of CuSO4 and 100 ppm of CuCl.
Il bagno della seconda fase è costituito da: 250 g/l di CuSO4 e 2g/l di GNP. The bath of the second phase consists of: 250 g / l of CuSO4 and 2g / l of GNP.
L’anodo è costituito da un cubo cavo di rame per tutte le fasi. The anode consists of a hollow copper cube for all phases.
I parametri dell’elettrodeposizione per la prima e terza fase sono: Corrente = 2,3 A ; tempo = 50 minuti e agitazione = 3,5 rpm. The electrodeposition parameters for the first and third phase are: Current = 2.3 A; time = 50 minutes and stirring = 3.5 rpm.
I parametri della seconda fase sono: Corrente = 0,02 A; tempo = 60 minuti e agitazione = 3,5 rpm. The parameters of the second phase are: Current = 0.02 A; time = 60 minutes and stirring = 3.5 rpm.
La temperatura è stata mantenuta costante a 25°C. The temperature was kept constant at 25 ° C.
E’ stata prodotta una schiuma con rivestimento di rame e nanopiastrine (nanoplatelet) di grafene, uniformemente distribuito. La schiuma rivestita così ottenuta ha mostrato, rispetto a quella di alluminio di partenza, un miglioramento della conducibilità termica del 130% ed un miglioramento della tensione di snervamento del 60%. A foam with a copper coating and graphene nanoplatelets was produced, evenly distributed. Compared to the starting aluminum foam, the so obtained coated foam showed an improvement of the thermal conductivity of 130% and an improvement of the yield stress of 60%.
Esempio 3 Example 3
La schiuma di alluminio ha una porosità di 10 ppi. L’elettrodeposizione è stata suddivisa in tre fasi. The aluminum foam has a porosity of 10 ppi. The electrodeposition was divided into three phases.
Il bagno della prima e terza fase è costituita da: 225 g/l di NiSO4, 30 g/l di NiCl2 e 30 g/l di H3BO3 The bath of the first and third phase consists of: 225 g / l of NiSO4, 30 g / l of NiCl2 and 30 g / l of H3BO3
Il bagno della seconda fase è costituito da: 250 g/l di CuSO4 e 2g/l di GNP. The bath of the second phase consists of: 250 g / l of CuSO4 and 2g / l of GNP.
L’anodo è costituito da un cubo cavo di nichel per la prima e la terza fase e da un cubo cavo di rame per la seconda fase. The anode consists of a hollow nickel cube for the first and third phase and a hollow copper cube for the second phase.
I parametri dell’elettrodeposizione per la prima e terza fase sono: Corrente = 1,5 A ; tempo = 60 minuti e agitazione = 3,5 rpm. The electrodeposition parameters for the first and third phase are: Current = 1.5 A; time = 60 minutes and stirring = 3.5 rpm.
I parametri della seconda fase sono: Corrente = 0,02 A; tempo = 60 minuti e agitazione = 3,5 rpm. The parameters of the second phase are: Current = 0.02 A; time = 60 minutes and stirring = 3.5 rpm.
E’ stata prodotta una schiuma con rivestimento costituito da nichel, rame nanoplatelet di grafene, uniformemente distribuito. La schiuma rivestita così ottenuta ha mostrato, rispetto a quella di alluminio di partenza, un miglioramento della conducibilità termica del 70 % ed un miglioramento della tensione di snervamento del 50%. A foam was produced with a coating consisting of nickel, copper nanoplatelet of graphene, uniformly distributed. The so obtained coated foam showed, compared to the starting aluminum one, an improvement of the thermal conductivity of 70% and an improvement of the yield stress of 50%.
Esempio 4 Example 4
Come materiale di partenza è stata utilizzata una schiuma di rame con una porosità di 10 ppi. L’elettrodeposizione è stata suddivisa in due fasi. Il bagno della prima fase è costituito da: 250 g/l di CuSO4e 1 g/l di GNP. Il bagno della seconda fase è costituito da: 60g/l di H2SO4, 190 g/l di CuSO4 e 100 ppm di CuCl. A copper foam with a porosity of 10 ppi was used as the starting material. The electrodeposition was divided into two phases. The bath of the first phase consists of: 250 g / l of CuSO4 and 1 g / l of GNP. The bath of the second phase consists of: 60g / l of H2SO4, 190 g / l of CuSO4 and 100 ppm of CuCl.
L’anodo è costituito da un cubo cavo di rame per tutte le fasi. The anode consists of a hollow copper cube for all phases.
I parametri della prima fase sono: The parameters of the first phase are:
Corrente = 0,01 A; tempo = 60 minuti e agitazione = 3,5 rpm. Current = 0.01 A; time = 60 minutes and stirring = 3.5 rpm.
I parametri dell’elettrodeposizione per la seconda fase sono: The electrodeposition parameters for the second phase are:
Corrente = 2,3 A; tempo = 90 minuti e agitazione = 3,5 rpm. Current = 2.3 A; time = 90 minutes and stirring = 3.5 rpm.
La temperatura è stata mantenuta costante a 25°C. The temperature was kept constant at 25 ° C.
E’ stata prodotta una schiuma con rivestimento di rame e nanopiastrine (nanoplatelet) di grafene, uniformemente distribuito. La schiuma rivestita così ottenuta ha mostrato, rispetto a quella di partenza, un miglioramento della conducibilità termica del 150% ed un miglioramento della tensione di snervamento del 50%. A foam with a copper coating and graphene nanoplatelets was produced, evenly distributed. The so obtained coated foam showed, compared to the starting one, an improvement of the thermal conductivity of 150% and an improvement of the yield stress of 50%.
Claims (14)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT000146A ITRM20130146A1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | ELECTROPOSITION ON METAL FOAMS |
PCT/IB2014/059634 WO2014141071A1 (en) | 2013-03-12 | 2014-03-11 | Electrodeposition on metal foams |
EP14720248.5A EP2971268A1 (en) | 2013-03-12 | 2014-03-11 | Electrodeposition on metal foams |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT000146A ITRM20130146A1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | ELECTROPOSITION ON METAL FOAMS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ITRM20130146A1 true ITRM20130146A1 (en) | 2014-09-13 |
Family
ID=48446499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT000146A ITRM20130146A1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | ELECTROPOSITION ON METAL FOAMS |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2971268A1 (en) |
IT (1) | ITRM20130146A1 (en) |
WO (1) | WO2014141071A1 (en) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3006605A1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-13 | The Swatch Group Research and Development Ltd. | Self-lubricating composite coating |
CN105132993B (en) * | 2015-08-28 | 2016-11-09 | 天能电池集团有限公司 | A kind of slicker solder-graphene composite material and its preparation method and application |
US10190211B2 (en) * | 2015-11-20 | 2019-01-29 | Fourté International, Sdn. Bhd | High conductivity graphane-metal and graphene-metal composite and methods of manufacture |
US10590529B2 (en) | 2015-11-20 | 2020-03-17 | Fourté International, Sdn. Bhd | Metal foams and methods of manufacture |
US9945027B2 (en) | 2015-11-20 | 2018-04-17 | Fourté International, Sdn. Bhd. | High conductivity graphene-metal composite and methods of manufacture |
US10544504B2 (en) * | 2015-11-20 | 2020-01-28 | Fourte' International, Sdn. Bhd. | Thin metal coating methods for high conductivity graphene and stanene metal composites and methods of manufacture |
US10501845B2 (en) * | 2015-11-20 | 2019-12-10 | Fourté International, Sdn. Bhd | Thin metal coating methods for high conductivity graphane-metal composites and methods of manufacture |
CN106312045B (en) * | 2016-08-21 | 2018-10-26 | 超威电源有限公司 | A kind of graphene-lead and neodymium isotopes master batch and preparation method thereof |
CN106245076B (en) * | 2016-08-25 | 2018-03-02 | 山东清大银光金属海绵新材料有限责任公司 | The preparation of double whisker reinforcement sponge structure type nickel cobalt molybdenum evanohm high temperature energy-absorbing materials |
IT201700020699A1 (en) * | 2017-03-14 | 2018-09-14 | Vincenzo Tagliaferri | Electrical contacts with inserts in metal foam electrodeposited with graphene. |
IT201700020695A1 (en) | 2017-03-14 | 2018-09-14 | Vincenzo Tagliaferri | New electrical or data transmission cables with high electrical conductivity and / or high data transmission speed. |
CN107043947A (en) * | 2017-05-03 | 2017-08-15 | 上海电力学院 | A kind of tin graphene oxide composite plating solution and its preparation method and application |
KR102191615B1 (en) * | 2017-09-22 | 2020-12-15 | 주식회사 엘지화학 | Composite material |
IT201800005278A1 (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-11 | Thermal slopes. | |
CN108998818B (en) * | 2018-07-16 | 2020-06-09 | 长安大学 | Method for depositing copper plating layer on surface of closed-cell foamed aluminum |
WO2020041749A1 (en) | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Washington University | Methods and systems for evaporation of liquid from droplet confined on hollow pillar |
JP7214298B2 (en) * | 2018-09-28 | 2023-01-30 | エルジー・ケム・リミテッド | Composite |
IT202000012319A1 (en) | 2020-05-26 | 2021-11-26 | Domenico Barbieri | WIRES, STRANDS, RIGID AND FLEXIBLE ROPES WITH HIGH ELECTRICAL, PHYSICO-CHEMICAL AND ENVIRONMENTAL PERFORMANCES FOR THE PURPOSES OF ELECTRIC CONDUCTION, AND A METHOD FOR THEIR PREPARATION. |
IT202000016903A1 (en) | 2020-07-13 | 2022-01-13 | Company Trafil Production Srl | ELECTRICAL CONDUCTORS FOR POWER TRANSFORMERS WITH HIGH ELECTRICAL AND THERMAL CONDUCTIVITY. |
IT202100008423A1 (en) | 2021-04-06 | 2022-10-06 | Olivieri Paolo | MODULAR SYSTEM FOR THE STORAGE OF THERMAL ENERGY. |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090159451A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Integran Technologies Inc. | Variable property electrodepositing of metallic structures |
WO2010029550A2 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-18 | Ramot At Tel Aviv University Ltd. | Novel nanostructures and process of preparing same |
US20110108978A1 (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-12 | The Boeing Company | Graphene nanoplatelet metal matrix |
US20120175534A1 (en) * | 2009-06-10 | 2012-07-12 | Universitaet Des Saarlandes | Metal foams |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007070689A (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Nissan Motor Co Ltd | Nanocarbon/aluminum composite material, method for producing the same, and plating liquid used therefor |
-
2013
- 2013-03-12 IT IT000146A patent/ITRM20130146A1/en unknown
-
2014
- 2014-03-11 EP EP14720248.5A patent/EP2971268A1/en not_active Withdrawn
- 2014-03-11 WO PCT/IB2014/059634 patent/WO2014141071A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090159451A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Integran Technologies Inc. | Variable property electrodepositing of metallic structures |
WO2010029550A2 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-18 | Ramot At Tel Aviv University Ltd. | Novel nanostructures and process of preparing same |
US20120175534A1 (en) * | 2009-06-10 | 2012-07-12 | Universitaet Des Saarlandes | Metal foams |
US20110108978A1 (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-12 | The Boeing Company | Graphene nanoplatelet metal matrix |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014141071A1 (en) | 2014-09-18 |
EP2971268A1 (en) | 2016-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ITRM20130146A1 (en) | ELECTROPOSITION ON METAL FOAMS | |
Min et al. | Bulk scale growth of CVD graphene on Ni nanowire foams for a highly dense and elastic 3D conducting electrode | |
Zhang et al. | Facile synthesis of 3D MnO2–graphene and carbon nanotube–graphene composite networks for high‐performance, flexible, all‐solid‐state asymmetric supercapacitors | |
Tang et al. | Enhanced capacitive performance based on diverse layered structure of two-dimensional Ti3C2 MXene with long etching time | |
Nagaraju et al. | Self-assembled hierarchical β-cobalt hydroxide nanostructures on conductive textiles by one-step electrochemical deposition | |
Cao et al. | Preparation of novel 3D graphene networks for supercapacitor applications | |
Zhao et al. | Construction of CuO/Cu2O@ CoO core shell nanowire arrays for high-performance supercapacitors | |
Hakamada et al. | Electrodes from carbon nanotubes/NiO nanocomposites synthesized in modified Watts bath for supercapacitors | |
Syedvali et al. | In situ fabrication of graphene decorated microstructured globe artichokes of partial molar nickel cobaltite anchored on a Ni foam as a high-performance supercapacitor electrode | |
Dutta et al. | Mixed solvent exfoliated transition metal oxides nanosheets based flexible solid state supercapacitor devices endowed with high energy density | |
Kim et al. | 3D Architecturing Strategy on the Utmost Carbon Nanotube Fiber for Ultra‐High Performance Fiber‐Shaped Supercapacitor | |
de Souza Augusto et al. | Flexible metal-free supercapacitors based on multilayer graphene electrodes | |
Chen et al. | NiO/nanoporous graphene composites with excellent supercapacitive performance produced by atomic layer deposition | |
Chang et al. | Low-temperature solution-processable Ni (OH) 2 ultrathin nanosheet/N-graphene nanohybrids for high-performance supercapacitor electrodes | |
Zhou et al. | Low-temperature Ni particle-templated chemical vapor deposition growth of curved graphene for supercapacitor applications | |
Ahn et al. | Controllable pore size of three dimensional self-assembled foam-like graphene and its wettability | |
Qin et al. | One-step synthesis of CuO@ brass foil by dealloying method for low-cost flexible supercapacitor electrodes | |
Chung et al. | Effect of oxalic acid concentration on the formation of anodic aluminum oxide using pulse anodization at room temperature | |
Ghasemi et al. | Cu2O-Cu (OH) 2-graphene nanohybrid as new capacitive material for high performance supercapacitor | |
Song et al. | One-step synthesis of sandwich-type Cu/graphene/Cu ultrathin foil with enhanced property via electrochemical route | |
Lin et al. | Synthesis, properties and applications of 3D carbon nanotube–graphene junctions | |
Yamamoto et al. | Fabrication of superhydrophobic copper metal nanowire surfaces with high thermal conductivity | |
Wang et al. | 3D-Hierarchical porous nickel sculptured by a simple redox process and its application in high-performance supercapacitors | |
Jia et al. | Direct hydrothermal reduction of graphene oxide based papers obtained from tape casting for supercapacitor applications | |
Li et al. | Nickel nanotube array via electroplating and dealloying |