Pengaruh Grafena Pada Struktur Mikro Aspal Yang Dimodifikasi Berdasarkan Mikroskopi Gaya Atom Ⅱ

3.4. Pembahasan Struktur Mikro Aspal Berdasarkan Teori Transformasi Fasa Padat-Likuid

Selama pendinginan, beberapa komponen aspal cair dapat mengalami fase cair-padattransisi, yang menghasilkan pemisahan fasa dalam aspal. "Struktur lebah" adalah hasilnyapemisahan fasa dalam aspal. Menurut Gibbs, proses perubahan fase bisa jadidikategorikan menjadi dua, yaitu perubahan fase nukleasi-pertumbuhan dan perubahan fase kontinyu.

Klik Disini Untuk Mendapatkan Info Lebih Lanjut Tentang Herbal Cistanche Untuk Anti Penuaan

Gambar 6.Sebaran ketinggian mikromorfologi aspal

3.4. Pembahasan Struktur Aspal Berbasis Mikrotentang Teori Transformasi Fasa Padat-Likuid

Menurut kami, pembentukan "bee structures" dan efek graphene pada"struktur lebah" dapat dijelaskan dengan menggunakan basic teori "transisi fase cair-padat". Menurut kesetimbangan termodinamikam teori, transisi fase dapat terjadi untukmembentuk fase baru ketika bahan dinginke suhu transisi fasa. SebagaiGambar 6.Sebaran ketinggian mikromorfologi aspal.3.4.1. Analisis Formasi "Struktur Lebah".Pembentukan "struktur lebah" telah diperdebatkan, dan menurut pendapat kami, "lebah".struktur" aspal disebabkan oleh kristalisasi lilin atau asosiasi yang melibatkan lilin danbeton lainnya (seperti asphaltenes dan modifiers). Selama pembekuan aspal, mentahdan minyak residu—campuran hidrokarbon dengan titik leleh tinggi yang mampu mengendapmelalui kristalisasi — secara kolektif dikenal sebagai lilin. Lilin sangat penting untuk pembentukan "lebahstruktur." Munculnya kristal serpihan jarum setelah pendinginan menandakan adanyalilin mikrokristalin dalam aspal [37].

Kristalisasi lilin melibatkan transisi dari embrio nuklir ke inti kristal, diikuti oleh kristal. Selama pendinginan, molekul alkana yang terdistribusisecara acak dalam perubahan aspal cair dari keadaan energi bebas tinggi (keadaan cair) menjadi rendahkeadaan energi bebas (keadaan kristal), di mana molekul alkana berada dalam jarak pendektersusun rapi membentuk embrio nukleus dari “nuclear embrio”, yang memfasilitasipembentukan lebih lanjut dari inti kristal yang stabil. Embrio nuklir adalah prasyarat untukkonstruksi sebuah nukleus. Namun, embrio inti akan hancur jika terkena suhumeningkat, sedangkan itu akan membentuk inti stabil yang akan membesar dan mengembangkan kristal jikalelehan terus didinginkan. Proses kristalisasi terdiri dari pembentukan nukleasidan pertumbuhan butir, keduanya membutuhkan derajat supercooling yang sesuai. Sebagaisuhu menurun, molekul-molekul ini akan mengalami terus menerus menghubungkan-retak danfraktur – hubungkan proses untuk membentuk titik kisi yang teratur hingga ukuran kritis tercapai (barukeadaan stabil), yaitu inti kristal [38]. Akhirnya, molekul lain di sekitarnya akan selalumenutupi titik-titik kisi kristal dan secara bertahap membentuk struktur irisan tipis yang mendekatiinti kristal dan menyebabkan inti kristal berkembang menjadi kristal berbentuk jarum.

Pertumbuhan kristal terjadi di daerah di mana energi polimerisasi antarakristal dan parafin bebas adalah yang terbesar, menghasilkan pertumbuhan lembaran tercepatstruktur yang terletak di sisi inti kristal. Di komponen lain dari mikrokristalinlilin dan aspal, molekul asphaltene berfungsi sebagai inti untuk mengakumulasi kristalcluster dan kemudian mengembangkannya lebih lanjut menjadi "struktur lebah." Ketika sistem aspaldidinginkan hingga di bawah suhu kristalisasi, minyak di aspal di kedua sisilembar puncak akan naik di sepanjang puncak, yang dapat dianggap sebagai fenomena kapiler diaspal cair [39]. Angka7 menunjukkan diagram skematik pengendapan "lebahstruktur." Dalam keadaan cair, komponen aspal (jenuh, aromatik, resin, danasphaltenes) dicampur ke keadaan homogen. Selanjutnya melalui modifikasipengubah graphene tersebar merata di aspal cair untuk membentuk homogensistem. Selama pendinginan, graphene dan asphaltenes akan menjadi situs nukleasi, danlilin akan mengkristal dengan mudah, sehingga menghasilkan "struktur lebah".

3.4.2. Pengaruh Graphene pada Struktur Lebah Aspal

Kesimpulan sebelumnya menunjukkan bahwa graphene "struktur lebah" yang dimodifikasi appear dalam jumlah yang lebih besar dan lebih kecil dari pada aspal dasar. untukpembentukan inti kristal adalah langkah pertama dalam kristalisasi, dan proses nukleasidapat dikategorikan menjadi nukleasi homogen dan homogen berdasarkan kristalteori nukleasi. Nukleasi homogen mengacu pada probabilitas gen nukleus yang samaerasi dalam lelehan yang kurang dingin. Sementara itu, nukleasi tidak homogen mengacu pada untukproses pembentukan difasilitasi oleh berbagai posisi katalitik seperti permukaan, antarmuka,retakan, dan dinding.

Tubuh pengubah graphene yang stabil akan menjadi situs katalitik untuk nukleuspembentukan dalam aspal yang dimodifikasi, dan ini diklasifikasikan dalam nukleasi tidak homogen.Penggabungan graphene menyediakan banyak situs nukleasi, dan antarmuka provide regular (spherical) template dimana molekul lilin dapat disimpan [40].Barrier nukleasi yang tidak homogen (∆Gk*) lebih kecil daripada nukleasi homogen(∆Gk), dan hubungannya ada di aspal, seperti yang ditunjukkan pada Persamaan (3), di manaθwakilmengirimkan sudut kontak antara inti berbentuk topi dan substrat datar, seperti yang digambarkan dalamteori nukleasi klasik. Gambar 8 shmemiliki model berbentuk topi yang tidak homogennukleasi.Cosθdapat dihitung dari persamaan Young (Persamaan (4)). Dalam Persamaan 4, Nl, sl,Dan Snmengacu pada energi bebas antarmuka antarainti dan cairan, substratDansubstrat dan inti, masing-masing. f(0) dapat diperoleh dari Persamaan (5) hubungan geometri model tutup, dan nilainya kurang dari atau sama dengan 1.

Ketika inti kristal terbentuk pada agen nukleasi, penghalang nukleasiberkurang dengan sudut kontak (θ), dan penghalang nukleasi yang tidak homogen lebih rendahdari penghalang nukleasi homogen, yang memfasilitasi kristalisasi. Di pangkalanaspal, asphaltene dapat berfungsi sebagai agen nukleasi. Sebaliknya, dalam graphene-modifiedaspal, graphene yang terdispersi secara merata dalam aspal akan berbagi perannya sebagai agen nukleasidengan asphaltene. Meskipun lilin dapat dipisahkan melalui nukleasi yang tidak homogen di keduaaspal dasar dan aspal termodifikasi, jumlah partikel zat nukleasi pada kedua kasus akan berbeda.Menurut pendapat kami, pengubah graphene dapat berfungsi sebagai nukleasi terdispersi tambahanpusat yang memfasilitasi pembentukan sejumlah besar kristal lilin yang lebih kecil [41]. Karena itu,jumlah "struktur lebah" dalam aspal yang dimodifikasi graphene akan lebih tinggi dari itudari aspal dasar. Selain itu, graphene dapat menghasilkan volume "struktur lebah" yang lebih rendahterutama karena pembentukan jaringan gel yang relatif kompak dalam modifikasiaspal. Menurut pendapat kami, pembentukan "struktur lebah" dikategorikan dalam difusiftransisi fase, dan peningkatan viskositas aspal yang dimodifikasi menghambat difusi dantransfer molekul lilin

Tahap pertumbuhan "struktur lebah" dapat dijelaskan berdasarkan teori difusi.Penjelasan rinci telah disajikan dalam penelitian kami sebelumnya [27]. Di aspal, lebih rendahviskositas menghasilkan interaksi antarmolekul yang lebih sedikit, sedangkan gaya resistansi yang lebih kecil terhadapmigrasi menghasilkan tingkat migrasi molekuler yang lebih tinggi, yang memfasilitasi migrasikomponen aspal. Viskositas aspal dasar lebih kecil dari pada modifikasi grapheneaspal. Komponen lilin dapat bermigrasi dengan cepat di aspal dasarmemfasilitasi pengembangan "struktur lebah."

Sementara itu, jumlah nukleasisitus di aspal dasar kurang dari aspal yang dimodifikasi graphene. Karena itu,"struktur lebah" aspal dari aspal dasar membesar, dan distribusinyaberserakan. Sedangkan viskositas aspal modifikasi yang tinggi mengakibatkan rendahnyakecepatan migrasi molekul lilin. Selanjutnya, graphene sebagai asphaltene dapat berfungsisebagai situs nukleasi dan menghambat migrasi partikel. Faktor-faktor di atas dapat menyebabkankuantitas melimpah dan ukuran lebih kecil dari "struktur lebah" di aspal yang dimodifikasi

Mikromorfologi aspal dasar yang tidak berumur dan berumur serta graphene-modified asphalt diselidiki melalui AFM. Variasi mikrograf dibandingkan dan dianalisis.Mekanisme pembentukan "struktur lebah" aspal dan efek graphene pada"struktur lebah" dibahas. Kesimpulan utama yang diperoleh adalah sebagai berikut: