Ефекат графена на модификоване асфалтне микроструктуре засноване на микроскопији атомске силе Ⅱ

3.4. Дискусија о микроструктури асфалта на основу теорије трансформације течно-чврста фаза

Током хлађења, неке компоненте растопљеног асфалта могу бити подвргнуте течно-чврстој фазипрелаза, што резултира фазним раздвајањем у асфалту. „Пчелиња структура“ је резултатодвајања фаза у асфалту. Према Гибсу, процес промене фазе може битикатегорисан у две, односно, промена фазе нуклеације-раста и континуирана промена фазе.

Кликните овде да бисте добили више информација о цистанцхе биљкама против старења

Слика 6.Висинска расподела микроморфологије асфалта

3.4. Дискусија на основу микроструктуре асфалтао теорији трансформације течно-чврсто

По нашем мишљењу, формирање „пчелиње структуреуре" и ефекат графена на„пчелиње структуре“ могу се разјаснити помоћу басиц теорија „фазног прелаза течност–чврсто“.“. Према термодинамичкој равнотежим теорији, може доћи до фазног прелаза наформирају нову фазу када се материјал охладиед до температуре фазног прелаза. КаоСлика 6.Висинска расподела микроморфологије асфалта.3.4.1. Анализа формирања "пчелиње структуре".О формирању „пчелиње структуре“ се расправљало, а по нашем мишљењу „пчеластруктуре“ асфалта настају услед кристализације воска или асоцијација које укључују восак идруги бетони (као што су асфалтени и модификатори). Приликом смрзавања асфалта, сировоги остатак уља — мешавине угљоводоника са високим тачкама топљења способне за таложењепутем кристализације - заједнички су познати као восак. Восак је од виталног значаја за формирање „пчелеструктура.“ Појава игличастих пахуљастих кристала након хлађења означава присуствомикрокристални восак у асфалту [37].

Кристализација воска подразумева прелазак из нуклеарног ембриона у кристално језгро, а затим следи кристал. Током хлађења, молекули алкана који су се дистрибуиралинасумично у растопљеном асфалту прелази из стања високе слободне енергије (течно стање) у нискостање слободне енергије (кристално стање), у којем су молекули алкана унутар кратког дометасу распоређени тако да формирају језгро ембриона "нуклеарног ембриона", што олакшавадаље формирање стабилног кристалног језгра. Нуклеарни ембрион је предуслов законструкција језгра. Међутим, нуклеарни ембрион ће се распасти ако температураповећава, док ће формирати стабилно језгро које ће се повећати и развити кристале ако серастопина наставља да се хлади. Процес кристализације обухвата формирање нуклеацијеи раст зрна, од којих оба захтевају одговарајући степен прехлађења. Као што јетемпература се смањује, ови молекули ће бити подвргнути континуираном повезивању – лому илом – повежите процес да бисте формирали уређене тачке решетке док се не постигне критична величина (новастабилно стање), односно кристално језгро [38]. Коначно, остали околни молекули ће увекпокривају тачке кристалне решетке и постепено формирају структуру танког пресека која се приближавакристално језгро и узрокује да се кристално језгро развије у кристал у облику игле.

Раст кристала се јавља у области где је енергија полимеризације измеђукристални и слободни парафин је највећи, што резултира најбржим растом лимаструктура која се налази на страни кристалног језгра. У осталим компонентама микрокристалневосак и асфалт, молекули асфалтена служе као језгро за акумулацију кристалагроздове а затим их даље развијају у „пчелиње структуре“. Када је асфалтни системохлађен до испод температуре кристализације, уље у асфалту са обе страневршни лист ће се попети дуж врха, што се може сматрати капиларним феноменом урастопљени асфалт [39]. Фигура7 приказује шематски дијаграм падавина „пчелеструктуре." У растопљеном стању, асфалтне компоненте (засићене, ароматске, смоле иасфалтени) се мешају до хомогеног стања. Након тога, кроз модификацију,модификатор графена је равномерно диспергован у растопљеном асфалту да би се формирао хомогенсистема. Током хлађења, графен и асфалтени ће постати места нуклеације, авосак ће лако кристалисати, што ће резултирати „пчелињим структурама“.

3.4.2. Ефекат графена на пчелиње структуре асфалта

Претходни закључци су указивали да модификоване графенске „пчелиње структуре“ апкрушке у већој количини и биле су мање од оних на основном асфалту. Тхе форстварање кристалног језгра је први корак у кристализацији и процесу нуклеацијемогу се категорисати на нехомогену и хомогену нуклеацију на основу кристалатеорија нуклеације. Хомогена нуклеација се односи на исту вероватноћу нуклеус генаерација у потхлађеним топљенинама. У међувремену, нехомогена нуклеација се односи на запроцес стварања олакшан различитим каталитичким позицијама као што су површина, интерфејс,пукотине и зидови.

Тело стабилног модификатора графена ће постати каталитичко место за језгроформирање у модификованом асфалту, а ово се сврстава у нехомогену нуклеацију.Уградња графена обезбеђује бројна места нуклеације и интерфејсе провиде правилне (сферичне) шаблоне на које се могу депоновати молекули воска [40].Кафић, барриер нехомогене нуклеације (∆Gk*) је мањи од оног код хомогене нуклеације(∆Gk), а веза постоји у асфалту, као што је приказано у једначини (3), где јеθрепрешаље контактни угао између језгра у облику капице и равне подлоге, као што је приказано накласична теорија нуклеације. Слика 8 схдугује капасти модел нехомогенихнуклеација.Цосθможе се израчунати из Јангове једначине (једначина (4)). У једначини 4, нл, сл,и снодносе се на међуфазне слободне енергије измеђујезгро и течност, супстратисупстрат и језгро, респективно. ф(0) се може добити из једначине (5) геометријског односа модела капе, а његова вредност је мања или једнака 1.

Када се кристално језгро формира на агенсу за нуклеацију, нуклеациона баријераопада са контактним углом (θ), а нехомогена нуклеациона баријера је нижанего хомогена нуклеациона баријера, која олакшава кристализацију. У базиасфалт, асфалтен може послужити као средство за нуклеацију. Насупрот томе, у модификованом графеномасфалт, једнолико диспергован графен у асфалту ће делити своју улогу као нуклеациона средстваса асфалтеном. Иако се восак може одвојити нехомогеном нуклеацијом у обабазе и модификованог асфалта, број честица нуклеационог агенса ће се у оба случаја разликовати.По нашем мишљењу, модификатор графена може послужити као додатна дисперзована нуклеацијацентар који олакшава формирање великог броја мањих кристала воска [41]. дакле,број „пчелињих структура“ у асфалту модификованом графеном биће већи од тогаосновног асфалта. Поред тога, графен може резултирати мањим волуменом "пчелиње структуре".првенствено захваљујући формирању релативно компактне гел мреже у модификованомасфалт. По нашем мишљењу, формирање "пчелињих структура" је категорисано као дифузнофазни прелаз, а повећани вискозитет модификованог асфалта отежава дифузију ипренос молекула воска

Фаза раста „структуре пчела“ може се објаснити на основу теорије дифузије.Детаљно објашњење је представљено у нашој претходној студији [27]. У асфалту, ниживискозитет резултира мањим бројем интермолекуларних интеракција, док је мања отпорна сила премамиграција резултира вишом стопом молекуларне миграције, што олакшава миграцијукомпоненте асфалта. Вискозитет основног асфалта је мањи од вискозитета модификованог графеномасфалт. Компоненте воска могу брзо да мигрирају у основном асфалту, на тај начинолакшавајући развој „пчелиње структуре“.

У међувремену, број нуклеацијелокација у основном асфалту је мања него код асфалта модификованог графеном. дакле,асфалтне „пчелиње структуре“ основног асфалта се увећавају, а њихова распростирања сурасути. У међувремену, вискозитет модификованог асфалта је висок, што резултира нискимбрзина миграције молекула воска. Даље, графен као асфалт може послужитикао место нуклеације и ометају миграцију честица. Горе наведени фактори могу довести дообилна количина и мања величина „пчелињих конструкција“ у модификованом асфалту

Микроморфологија неостарелог и остарелог основног асфалта и графеном модификованог каопхалт су истраживани путем АФМ. Микрографске варијације су упоређене и анализиране.Механизам формирања асфалтних „пчелињих структура“ и ефекат графена наразговарало се о „пчелињим структурама“. Главни закључци који се добијају су следећи: