Electrical and mechanical properties of reduced graphene oxide/CuCrZr composites

ABSTRACT

The present work investigates electrical and mechanical properties of reduced graphene oxide (rGO)/CuCrZr composites. Briefly, CuCrZr alloys were prepared by high-energy ball milling, and the milling parameters and the alloy composition were optimised. Following this, different amounts of rGO were introduced to hexadecyltrimethylammonium bromide-modified CuCr_0.5Zr_0.05 through solution mixing, and the rGO/CuCrZr pellets were then prepared by cold isostatic pressing and sintering. Furthermore, the composite samples were compacted two more times under 350 MPa and then 700 MPa. The electrical conductivity and hardness were studied on sintered, 350 MPa-compacted and 700 MPa-compacted samples. Apparent porosity was also determined, and the importance of compaction pressure and porosity was highlighted. Overall, the optimum combination of electrical conductivity and hardness was realised in the rGO/CuCr_0.5Zr_0.05 composite with 0.3% rGO.

Propriétés électriques et mécaniques de composites d’oxyde de graphène réduit/CuCrZr Ce travail implique l’examen des propriétés électriques et mécaniques de composites d’oxyde de graphène réduit (rGO)/CuCrZr. Brièvement, on a préparé les alliages CuCrZr par broyage à boulets à haute énergie et l’on a optimisé les paramètres de broyage ainsi que la composition de l’alliage. Suite à cela, on a introduit différentes quantités de rGO dans le CuCr_0.5Zr_0.05 modifié au bromure d’hexadécyltriméthylammonium par mixage de solution, et l’on a ensuite préparé les boulettes de rGO/CuCrZr par compression isostatique à froid et frittage. De plus, les échantillons composites ont été compactés deux fois de plus sous 350 MPa, et ensuite 700 MPa. On a étudié la conductivité électrique et la dureté des échantillons frittés, des échantillons compactés à 350 MPa et à 700 MPa. On a également déterminé la porosité apparente, et l’on a mis en évidence l’importance de la pression de compaction et de la porosité. Dans l’ensemble, on a réalisé une combinaison optimale de la conductivité électrique et de la dureté dans le composite rGO/CuCr_0.5Zr_0.05 avec 0.3% de rGO.

KEYWORDS:

• CuCrZr alloy
• reduced graphene oxide
• ball-milling
• conductivity
• hardness
• porosity

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

The authors acknowledge the financial support of The Scientific and Technological Research Council of Türkiye (TUBITAK) [grant number 117M560].