Kas süsiniku nanotoru pulbri suurim raskus on linnastu?

Süsinik-nanotoru pulbri üks suurimaid protsessiraskusi praktilistes rakendustes on tõepoolest aglomeratsioon ja tavaline kuivpulbri segamine võib tavaliselt ainult parandada makroskoopilist segamist. Stabiilseid CNT kimpe on väga raske täielikult lahutada ainult madala-intensiivsusega kuivsegamise abil.

Süsinik-nanotorudel on kõrge kuvasuhe, suhteliselt suured eripinnad ja tugev torudevaheline -interaktsioon, mistõttu võivad need valmistamise, ladustamise ja transportimise ajal moodustada kimbulaadseid või aglomeeritud struktuure. Uuringud näitavad, et van der Waalsi interaktsioonid CNT-de vahel soodustavad kimpude ja agregaatide teket, mis on samuti pikaajaline dispersiooniprobleem, kuna süsinik-nanotorud liiguvad laborimaterjalidelt tööstuslikesse rakendustesse. Kuid siin on probleem, mis jääb kergesti tähelepanuta: "Musta pulbri ühtlane segamine" ≠ "Süsinik-nanotorude tõeline hajutamine." Tehaste puhul tuleb tõeliselt hinnata järgmist:

Kas kuivpulbri segamine võib CNT aglomeraadid soovitud suuruseni purustada?

Kas CNT-d saavad ühtlaselt maatriksisse siseneda?

Kas need{0}}aglomereeruvad järgneva töötlemise käigus uuesti?

Kas hajutamise ajal CNT pikkust lühendatakse?

Need küsimused määravad kindlaks, kas süsinik-nanotoru pulber suudab lõpuks täita oma juhtivaid, tugevdavaid või elektromagnetilisi varjestusfunktsioone.

I. Miks on süsiniknanotorupulber eriti suur aglomeratsioonile?

Peamine põhjus, miks süsiniknanotorud on altid aglomeratsioonile, on suure eripinna ja tugevate torudevaheliste interaktsioonide koosmõju, mistõttu üksikud CNT-d ei soovi pikemas perspektiivis üksteisest eraldada.

Süsiniknanotorud ei ole tavalised sfäärilised osakesed.

Neil on väga erilised omadused:

Nanoskaala läbimõõt;

mikroni-skaala või isegi pikem pikkus;

Kõrge kuvasuhe;

Grafitiseeritud pind;

Suhteliselt suur efektiivne kontaktpind.

Kui suur hulk CNT-sid puutub kokku, moodustuvad torude vahele kergesti kimbukujulised{0}}struktuurid. CNT-d moodustavad tugeva van der Waalsi külgetõmbe tõttu kristalseid kimpe ja see ise{2}}agregeerumine on oluline takistus, mis mõjutab CNT töötlemist ja praktilisi rakendusi. CNT-de suur eripind, hüdrofoobne pind, van der Waalsi jõud ja π-π interaktsioonid põhjustavad paljudes polümeerides ja tavalistes lahustites erineva suurusega agregaatide või kimbulaadsete struktuuride moodustumist. Seetõttu ei tähenda süsinik-nanotoru pulbri aglomeratsiooni ilmnemine tingimata toote halba kvaliteeti.

Teatav aglomeratsiooniaste on CNT pulbri üks materjaliomadusi.

Tõeliselt tuleb kontrollida, kui suured on aglomeraadid, kui tihedalt need on seotud ja kas neid saab pärast lõplikku süsteemi sisenemist tõhusalt de{0}}aglomereerida.

II. Mis täpselt on süsiniku nanotoru pulbri "aglomeratsioon"?

Aglomeratsioon CNT pulbris ei seisne lihtsalt mõnes kokkukleepunud osakeses, vaid see võib olla keerukas struktuur, mis moodustub samm-sammult üksikutest torudest, kimpudest{0}}taolistest struktuuridest ja suurematest sekundaarsetest aglomeraatidest.

Seda võib lihtsalt mõista kolme tasandina:

Esimene tase: individuaalne CNT

See on ideaalne ühe{0}}toru olek.

Teine tase: CNT komplekt

Mitu süsiniknanotoru joonduvad üksteisega teatud suunas, moodustades kimbu.

Kolmas tase: makroskoopiline aglomeraat

Suur hulk CNT kimpe takerduvad veelgi ja kompaktsevad, moodustades nähtava või mikroni{0}}mastaabiga pulbriaglomeraate.

Uuringud on täheldanud, et ebastabiilsetes dispersioonisüsteemides võivad CNT-d kõigepealt moodustada ligikaudu paralleelseid kimpe, mis sisaldavad ligikaudu 2-6 toru, seejärel moodustada kolmemõõtmelisi võrguaglomeraatstruktuure.

Seetõttu: tehase poolt nähtud väike must osake ei pruugi olla sisemiselt "osake", vaid suur mass omavahel põimunud süsinik-nanotorusid.

III. Kas tavaline kuivpulbri segamine võib süsiniku nanotorusid otse lõhkuda?

See võib parandada makroskoopilist ühtlust, kuid tavaliselt ei suuda see täielikult eraldada stabiilseid CNT kimpe ideaalseteks üksikuteks torudeks või peeneks kimpudeks{0}}taolisteks struktuurideks.

See on võti "süsinik-nanotoru kuivpulbri dispersiooni" mõistmiseks.

Tavalised kuivsegamisseadmed pakuvad peamiselt:

Segamine;

Konvektsioon;

Hõõrdumine;

Kompressioon;

Teatud nihkeaste.

See võib muuta CNT pulbrit: Suured aglomeraadid → Suhteliselt ühtlane pulbrisegu. Kuid see ei pruugi tingimata saavutada järgmist: suured aglomeraadid → väikesed aglomeraadid → CNT kimbud → üksikute torude{1}}tase dispersioon.

Olemasolevates uuringutes on võrreldud CNT kuiv{0}}mehhaanilist de-aglomeratsiooni märgtöötlemisega, viidates sellele, et traditsiooniline mehaaniline segamine võib aglomeraatide purustamiseks kasutada selliseid jõude nagu nihke-, surve- ja hõõrdumine, kuid tihedalt aglomeeritud MWCNT-de puhul on tavapäraste mehaaniliste meetodite de{2}}aglomeratsioonivõime sageli piiratud.

Niisiis, kui tehas ütleb: "Segasime CNT-sid ja vaigupulbrit koos 30 minutit ja see näeb juba ühtlane välja."

See järeldus võib näidata ainult järgmist: Makroskoopiline segamine on suhteliselt ühtlane. See ei saa veel tõestada: CNT-d on mikroskoopilisel skaalal täielikult hajutatud.

IV. Miks võib kuivpulbrisegamine välja näha ühtlane, kuid CNT aglomeraadid võivad siiski eksisteerida?

Sest makroskoopiline ühtlus ja nanomõõtmeline ühtlus on kaks täiesti erinevat mõistet.

Näiteks 100 kg vaigupartiile lisatakse 1 kg süsiniknanotorusid.

Pärast kuivpulbri segamist võib see proovivõtumahuti, värvi ja välimuse järgi tunduda väga ühtlane.

Kuid pärast suurendamist võivad järgmised asjad siiski eksisteerida:

10 μm{1}}tasandi aglomeraadid;

mitu -μm-taseme CNT kimpu;

kohalikud kõrge kontsentratsiooniga{0}}piirkonnad;

CNT-võrgud pole täielikult avatud.

Seda saab mõista järgmise kontseptsiooniga:

Tegelik eesmärk ei ole see, et kõik rakendused peavad saavutama "üksikute CNT-de täieliku hajutamise". Tõeliselt mõistlik eesmärk on saavutada lõpptoote jõudlusele vastav dispersiooniskaala.

V. Miks on süsiniknanotoru kuivpulbri dispergeerimine tavalisest pulbrist keerulisem?

CNT-de kõrge kuvasuhe ja suur eripind annavad neile tavaliste sfääriliste täiteainetega võrreldes tugevama takerdumise ja aglomeratsiooni tendentsi.

Võrdluseks võib tuua:

Seetõttu ei saa lihtsalt eeldada, et: "Nanopulbreid saab lahendada lihtsalt segamiskiirust suurendades." CNT dispersioon on probleem, mille ühiselt määravad energiasisend, liideste interaktsioonid ja materjali struktuur.

VI. Kuidas hinnata, kas süsiniknanotoru pulber on tõesti hajutatud?

Sa ei saa vaadata ainult värvi ja visuaalset vaatlust. Hinnangus peaks olema vähemalt aglomeraadi suurus, mikroskoopiline morfoloogia, viskoossus või lõplik jõudlus.

Testimismeetodid on soovitatav valida vastavalt rakendusele.

Nende hulgas on lõplik jõudluse testimine sageli mõttekam kui üksi teatud osakeste suuruse järgimine.

Sest isegi kui CNT-süsteem näib mikroskoobi all hästi hajutatud, ei saa seda pidada tõeliseks protsessi õnnestumiseks, kui lõplik juhtivus ei parane.

VII. Millist dispergeerimisprotsessi tuleks süsiniknanotoru pulbri jaoks kasutada?

Suhteliselt usaldusväärne lähenemine on kasutada astmelist protsessi, mis hõlmab "aglomeratsiooni eelsegamise-de-aglomeratsiooni-stabiliseerimise-kontrolli", selle asemel et kasutada algusest peale maksimaalset mehaanilist energiat.

1. samm:-eelsegamine

Esmalt laske CNT-del luua ühtlane kontakt põhimaterjali või dispersioonikeskkonnaga.

2. samm: suurendage järk-järgult nihket

Suurendage järk-järgult mehaanilist energiat vastavalt aglomeratsiooni astmele.

3. samm: kasutage vajadusel ultraheli või lihvimist

Vedelfaasiliste{0}}süsteemide puhul saab aglomeraadi suurust veelgi vähendada ultraheli, suure nihkejõu või lihvimise abil.

4. samm: stabiliseerimine

Kasutage süsteemi jaoks sobivaid dispergeerivaid aineid või pinna modifitseerimise meetodeid, et vähendada uuesti-aglomeratsiooni tõenäosust.

5. samm: kinnitamine

Testige vähemalt:

Aglomeraadi suurus;

Viskoossus;

Sedimentatsioon;

CNT pikkus;

Lõplik juhtiv jõudlus.

See lähenemisviis on kooskõlas CNT dispersiooniuuringutes levinud segamis-ultraheli-stabiliseerimise-jõudluse kontrollimise meetodiga. Seotud arvustustes käsitletakse ka mehaanilist segamist, ultraheli ja stabiliseerimist kui CNT vedeliku{4}}faasi/komposiitdispersiooni projekteerimise peamisi etappe.

VIII. Kas erinevate süsiniknanotoru pulbrite dispersiooniraskus on sama?

Ei. Toru läbimõõt, pikkus, puhtus, pinna olek ja aglomeratsiooniaste mõjutavad lõplikku dispersiooniprotsessi.

Seetõttu ei saa otse kopeerida kellegi teise: "500 W + 30 minutit" ja eeldada, et nende enda CNT-d saavutavad tingimata sama efekti.

CNT dispersiooni parameetrid tuleb määrata koos: materjali spetsifikatsioonid + tahke aine sisaldus + sööde + dispergeerija + varustus.

IX. Kuidas aitab Shandong Tanfeng süsiniku nanotoru pulbri tootjana klientidel lahendada linnastumisprobleeme?

Tõeliselt väärtuslik CNT tarnija ei peaks pakkuma ainult pulbri spetsifikatsioonitabelit, vaid peaks aitama klientidel ka materjali parameetreid tegelike hajutamisprotsessidega korreleerida.

Süsinik-nanotoru pulbri tootjana suudab Shandong Tanfeng sobida kliendi lõpliku rakendusega:

CNT tüüp;

toru läbimõõt;

Pikkus;

Puhtus;

eripind;

Pinna olek;

Rakendussüsteem;

Soovitatav hajumise suund.

Näiteks kui klient tegeleb:

Juhtivad plastid:Põhirõhk toru läbimõõdul + pikkusel + kuvasuhtel + ekstrusiooni nihketingimustel

Vesisuspensioon:Põhirõhk on märgamisel + dispergeeriv aine + nihke/ultraheli + stabiilsus

NMP süsteem:Põhirõhk on lahustite ühilduvusel + dispersiooni olekul + tahke aine sisaldus + viskoossus

Kummi segu:Põhirõhk kuvasuhtel + liidese sidumine + segamisprotsess

Seetõttu võib Shandong Tanfengi tootevaliku loogika veelgi nihkuda järgmiselt: "Milline mudel müüa" küsimusele: "Millise hajumise probleemi peab klient lahendama."

X. Kas süsiniknanotoru pulbri aglomeratsioon on halva kvaliteedi märk?

Seda ei saa nii lihtsalt hinnata, sest teatud määral aglomeratsiooni kuivpulbri olekus on materjali enda tavaline käitumine.

Mida tuleb tõesti eristada, on:

Tavaline pulbri aglomeratsioonsaab mõistlike protsesside abil uuesti-hajutada.

Üle-tihenenud linnastuvajab avamiseks oluliselt suuremat energiat.

Materjali pinnaseisundist põhjustatud aglomeratsioonvõib osutuda vajalikuks hajutussüsteemi muutmine.

Protsessi töötlemisest põhjustatud pöördumatu aglomeratsioonvõib olla juba mõjutanud lõpptoote toimivust.

Seetõttu ärge hankige hankimise ajal lihtsalt nõuet: "Puber ei tohi olla aglomeeritud."

Mõistlikum nõue on: "Millise dispersioonitaseme võib pulber saavutada minu sihtsüsteemi ja protsessi tingimustes?"

XI. KKK

Kas süsinik-nanotoru pulbri suurim raskus on aglomeratsioon?

Aglomeratsioon on tõepoolest üks peamisi protsessiprobleeme CNT tööstuslikes rakendustes, kuid see pole ainus raskus. Lisaks aglomeratsioonile tuleb arvesse võtta ka märgumist, dispersiooni stabiilsust, kuvasuhte säilimist, viskoossust, liideste sidumist ja partii stabiilsust.

Kas kuivpulbri segamine võib süsinik-nanotorusid otseselt lõhkuda?

See võib parandada makroskoopilist segamist, kuid tavaline kuivpulbri segamine ei taga tavaliselt tihedalt seotud CNT kimpude täielikku dissotsiatsiooni. Kui lõpptootel on kõrged nõuded mikroskoopilisele dispersioonile, on tavaliselt vaja täiendavat tugevat nihkejõudu, sulatatud segamist või märgdispersiooni.

Miks on süsinik-nanotorud kalduvad moodustama aglomeraate?

Peamiselt seotud tugevate{0}}torudevahelise van der Waalsi interaktsioonide, suure eripinna ja ühe-dimensioonilise suure kuvasuhte struktuuriga.

Kas ultraheli saab CNT aglomeratsiooni täielikult lahendada?

Seda ei saa garanteerida. Ultraheli võib märkimisväärselt parandada vedeliku-faasi hajumist, kuid mõju sõltub CNT spetsifikatsioonidest, keskkonnast, dispergeerivast ainest, kontsentratsioonist ja energiasisendist ning liigne ultraheli võib põhjustada CNT pikkuse vähenemist.

Kas süsiniknanotorude peenem dispersioon on alati parem?

Ei. Tuleb leida tasakaal aglomeraadi vähendamise, dispersiooni stabiilsuse, juhtiva võrgu ja CNT pikkuse säilitamise vahel.

Millisteks rakendusteks sobib CNT kuivsegamine?

Kuivsegamine on suhteliselt sobiv pulbri eelsegamiseks-, polümeeri kuivsegamiseks, põhiseguks ja mõneks pulbri töötlemiseks. Kui lõppsaadus on vesi või NMP suspensioon, on tavaliselt siiski vaja vedela faasi dispergeerimisprotsesse.

Kuidas hinnata, kas CNT pulbrit on lihtne hajutada?

Sa ei saa vaadata ainult puhtust. Soovitatav on samaaegselt võrrelda toru läbimõõtu, pikkust, eripinda, pulbri aglomeratsiooni olekut ja nõuda, et tarnijad esitaksid sihtsüsteemi TEM/SEM ja dispersioonitesti andmed.

Kas Shandong Tanfeng võib anda hajutamise soovitusi?

Jah. Vastavalt toru läbimõõdule, pikkusele, CNT pulbri puhtusastmele ja kliendi vesilahusele, NMP-le, vaigule või muudele pealekandmissüsteemidele saab anda vastavad toote sobitamise ja hajutamise protsessi soovitused.

Süsiniknanotorusid ei ole "raske ühtlaselt segada"-Pigem tuleb õigesti mõista, mida tegelik dispersioon tähendab

Süsinik-nanotoru pulbri aglomereerimine on tüüpiline töötlemisprobleem, mis tuleneb selle nanostruktuurist, ja tavaline kuivpulbri segamine lahendab peamiselt makroskoopilise ühtluse, mis ei saa automaatselt võrduda nanomõõtmelise de{0}}aglomeratsiooniga.

Mõnede juhtivate plastide, pulberkomposiitmaterjalide ja põhisegu protsesside puhul: kuivsegamine → suur nihkejõud/ekstrusioon → lõplik töötlemine võib olla täiesti mõistlik viis.

Vesipõhiste, NMP ja muude vedelate süsteemide jaoks: eel-niisutamine → Suur nihkejõud → Ultraheli/lihvimine → Stabiliseerimine → Toimivuse kontrollimine on tavaliselt sobivam.

Ja tõeliselt suurepärane CNT hajutamisprotsess ei ole: "CNT-de purustamine nii hästi kui võimalik." Kuid pigem: "Piisav energia kasutamine soovimatute aglomeraatide avamiseks, säilitades samal ajal CNT-de efektiivse pikkuse ja struktuuri nii palju kui võimalik."

See on ka kõige tähelepanuväärsem punkt süsinik-nanotoru pulbri ostmisel{0}}materjali parameetrid määravad lähtepunkti ja hajutamisprotsess määrab, kas materjali jõudlust saab tõesti vabastada.

Süsinik-nanotoru pulbri tootjana suudab Shandong Tanfeng lisaks erinevate spetsifikatsioonidega süsinik-nanotoru pulbri pakkumisele sobitada ka selliseid materjale nagu toru läbimõõt, pikkus, puhtus, eripind ja sihtdispersioonisüsteem vastavalt kliendi lõplikule rakendusele. Klientidele, kes vajavad vesilahuse, NMP, vaigu segamise või juhtiva plasti rakendusi, selle asemel, et võrrelda lihtsalt "millise ettevõtte pulber on odavam", on soovitatavam võrrelda aglomeratsiooni olekut, lisamise kogust, juhtivust ja partii stabiilsust sama dispersiooniprotsessi käigus.

Süsinik-nanotorupulbri tegelik väärtus ei seisne mitte selles, kui ühtlane pulber ise välja näeb, vaid selles, kas see suudab pärast lõpptootesse sisenemist moodustada sobiva struktuuriga tõhusa funktsionaalse võrgustiku.