Erinevused ühe-seinaga, vähese-seinaga ja mitme-seinaga süsiniknanotorust juhtivate põhisegude vahel
Süsinik-nanotoru juhtivad põhisegud võib kasutatava süsiniknanotoru tüübi järgi jagada kolme suurde kategooriasse: ühe -seinaga süsiniknanotoru (SWCNT) põhisegu, mõne-seinaga süsiniknanotoru (FWCNT) põhisegu ja mitme-seinaga süsiniknanotoru (MWCNT) põhisegu. Ühe -seinaga toru põhisegu on parima elektrijuhtivusega ja väikseima lisatava kogusega (lõpptootes 0,05%-0,2%), kuid selle maksumus on kõrgeim ning seda kasutatakse tipptasemel-elektroonikas ja kosmosetööstuses. Mitme-seinaga torude põhisegu on kõrgeima kuluefektiivsusega{15}}ja kõige küpsema protsessiga. Põhisegu süsinik-nanotoru sisaldus on 15%-20%, mis moodustab enam kui 80% turuosast. Nende kahe vahele jääb vähe-seintega torude põhisegu, mis ühendab endas suure elektrijuhtivuse ja hea hajutavuse. Valiku tuum on järgmine: vali ühe-seinaga ülima jõudluse saavutamiseks, vali mitme-seinaga kulutõhususe huvides ja mõne seinaga, et saada tasakaalustatud valik.
Peatükk 1: Süsiniknanotorud põhisegudes ei ole "üks" materjal
Paljud inimesed arvavad, et süsinik-nanotorud on lihtsalt "üks" materjal, kuid tegelikult on nad perekond.
Selle perekonna liikmed näevad kõik välja nagu "õõnsad torud", kuid toruseinte arv on erinev, mis määrab nende vastavad "isiksused" ja "erialad". Juhtivates põhisegudes jaotatakse need kasutatava süsiniknanotoru tüübi järgi peamiselt kolme peamisse tootekategooriasse: ühe-seinaga süsinik-nanotoru põhisegud, mõne-seinaga süsiniknanotoru põhisegud ja mitme-seinaga süsiniknanotoru põhisegud.
Kuigi neil kolmel põhisegu tüübil on sarnased nimed, on nende struktuuris, jõudluses, maksumuses ja rakenduses tohutud erinevused. Teeme täna asjad selgeks: millised on erinevat tüüpi süsiniknanotorude omadused põhisegudes? Ja millistes stsenaariumides neid vastavalt kasutatakse?
2. peatükk: ühe-seinaga süsiniknanotoru põhisegu: jõudluse "lagi"
2.1 Struktuuriomadused
Ühe-seinaga süsinik-nanotoru (SWCNT) võib ette kujutada grafeenpaberilehena, mis on ainult ühe aatomi paksune ja mis on sujuvalt rullitud täiuslikuks silindriks. Selle struktuur on väga puhas, ainult ühe pinnaga ja selle läbimõõt on ainult 1-2 nanomeetrit. Ühe -seinaga toru elektrilised omadused määratakse unikaalselt selle kiraalsuse (rulli nurga ja läbimõõdu) järgi -, reguleerides kiraalsust, saab toota kas metallist või pooljuhtivaid ühe seinaga torusid, mida muud tüüpi süsiniknanotorud ei suuda saavutada.
2.2 Jõudlus põhisegudes
Elektrijuhtivus:Üheseinalistel-torudel on süsiniknanotorude perekonnast parim elektrijuhtivus. Läbipaistvate juhtivate katete uuringutes on ühe-seinaga toruvõrkude optoelektrooniline jõudlus oluliselt parem kui mitme seinaga torude oma. Selle põhjuseks on ühe-seinaga torude peaaegu täiuslik ühe-mõõtmeline struktuur, mis võimaldab elektronidel läbida "ballistilise transpordi" mööda toru seina peaaegu takistusteta.
Lisasumma:Süsinik-nanotoru sisaldus ühe -seinaga torude põhisegudes on tavaliselt madal (1%-6%), kuid juhtiva efekti saavutamiseks on lõpptootes vaja ainult 0,05% -0,2%. Seda seetõttu, et ühe seinaga torudel on äärmiselt kõrge kuvasuhe (kuni 10 000) ja väga väike kogus võib moodustada maatriksis "perkolatsioonivõrgu".
Mehaanilised omadused:Üheseinaliste{0}}torude tõmbetugevus võib ulatuda 50–200 GPa-ni, mis on 100 korda suurem terasest. Põhisegudele lisatuna võivad need tugevdada maatriksit, saavutades samal ajal elektrijuhtivuse.
2.3 Rakenduse stsenaariumid
Ühe-seinaga süsinik-nanotoru põhisegusid kasutatakse peamiselt tipptasemel{1}}väljadel, mille jõudlusnõuded on ülimad:
Kõrgekvaliteedilised{0}}elektroonilised seadmed:Transistorid, andurid, paindlikud kuvarid. Üheseinaliste torude pooljuhtivus muudab need ideaalseks materjaliks tulevaste kiipide jaoks.
Lennunduse komposiitmaterjalid:Kergekaalulised, ülimalt{0}}suured tugevusnõuded, vähese lisamise kogusega 0,01–0,1%, mis tagab funktsionaalsuse.
Läbipaistvad juhtivad kiled:Väga väike lisatav kogus, peaaegu ei mõjuta valguse läbilaskvust ja värvi.
Räni{0}}põhised anoodpatareid:Äärmiselt suure paindlikkusega võivad need räniosakeste paisumise ajal moodustada nano-vedruvõrgu.
2.4 Piirangud
Ühekordse seinaga torude põhisegu{0}}peamine probleem on kõrge hind. Sünteesiprotsess on keeruline, katalüsaatoritele ja reaktsioonitingimustele esitatakse äärmiselt kõrged nõuded ning hind on enam kui 10 korda kõrgem kui mitme seinaga torudel. Seetõttu sobib see kasutamiseks ainult stsenaariumide korral, kus see on "vajalik".
3. peatükk: mitme-seinaga süsiniknanotoru põhisegu: industrialiseerimise "tööhobune"
Mitme-seinaga süsinik-nanotoru põhisegud moodustavad enam kui 80% turuosast ja on juhtivate plastide valdkonnas levinud valik.
3.1 Struktuuriomadused
Mitme-seinaga süsinik-nanotorud (MWCNT-d) on nagu vene pesitsevate nukkude komplekt, mis koosneb mitmest kontsentriliselt üksteisega pesastatud grafeenikihist (tavaliselt rohkem kui 5 kihist), kusjuures kihid on ühendatud van der Waalsi jõududega ja kihtidevaheline kaugus on umbes 0,34 nanomeetrit. Läbimõõt on tavaliselt 10-100 nanomeetrit.
Mitme-seinaga torude kihtide vahel on defekte ja hajumist ning ühe toru jõudlus ei ole nii hea kui ühe seinaga torul, kuid mitmekihiline struktuur annab neile parema kulumis- ja löögikindluse.
3.2 Toimivus põhisegudes
Elektrijuhtivus:Kuigi mitme -seinaga torude elektrijuhtivus ei ole nii hea kui ühe-seinaga torude elektrijuhtivus, on see enamiku juhtivate plastiliste rakenduste jaoks täiesti piisav (pinnatakistus 10³–10⁶ Ω). Põhisegudes on süsinik-nanotoru sisaldus tavaliselt 15–20% ja 2–4% lisamine lõpptootesse saavutab juhtiva efekti.
Kulude eelis:Mitme-seinaga torude hind on vaid umbes 1/10 ühe-seinaga torude omast, mis on nende turul domineerimise peamine põhjus.
Dispergeeritavus:Mitme-seinaga torude eripind on suhteliselt väike (80-200 m²/g), mis muudab hajutamise lihtsamaks kui ühe seinaga torude puhul ning protsess on küps ja partii stabiilsus on hea.
3.3 Rakenduse stsenaariumid
Mitme-seinaga süsinik-nanotoru põhisegud sobivad kulutundlikeks-suure{2}}tööstuslikeks rakendusteks:
Tavalised juhtivad plastid:Anti-transpordikarbid, IC-alused, elektroonikakomponentide pakendid.
Autoosad:Kütusetorud, mootori väliskomponendid (peavad olema tehniliste plastidega, nagu PA).
Elektromagnetilised varjestusmaterjalid:5G sideseadmete korpused, elektroonikaseadmed.
EVA vahtmaterjalist kinga materjalid:Anti-staatilised välistallad, vahetallad, lisamise kogus 10%-15%, pinnatakistus 10³-10⁵ Ω.
4. peatükk: vähesed-seinaga süsiniknanotorude põhisegu: "Tõusev täht" keskmisest- kuni-kõrgema-lõppturuni
4.1 Struktuuriomadused
Vähesed-seinaga süsinik-nanotorud (FWCNT) moodustuvad 2-5 grafeenikihi kontsentrilisel rullimisel. Kihtide arv on ühe-seina ja mitme seina vahel. Läbimõõt on tavaliselt 2–8 nanomeetrit.
Vähesed{0}}seintega torud on "tõusev täht", mis on viimastel aastatel palju tähelepanu äratanud. Neis on ühendatud ühe-seinaga torude kõrge juhtivus ja mitmeseinaliste torude lihtne hajutatavus.
4.2 Jõudlus põhisegudes
Mõne-seinaga torude jõudlus jääb ühe-seinaga ja mitme{2}}seinaga vahele:
Elektrijuhtivuson lähedane ühe-seinaga torude tasemele.
Dispergeeritavuson parem kui ühe-seinaga torude oma (suhteliselt väiksem eripind).
Maksumuson madalam kui ühe-seinaga torud, kuid kõrgem kui mitme-seinaga torud.
See "kesktee" annab vähestele{0}}seintega torudele ainulaadseid eeliseid keskmise ja -kõrgekvaliteediliste-rakenduste puhul, mis otsivad jõudluse ja kulude vahelist tasakaalu.
4.3 Rakenduse stsenaariumid
Väheseid-seinaga süsinik-nanotorust valmistatud põhisegusid kasutatakse peamiselt arenevatel turgudel:
Kiire{0}}kiire-laadimiskiirusega akud:Ühendage kõrge elektrijuhtivus ja mehaaniline stabiilsus, mis sobib elektrolüütide süsteemidele.
Paindlikud ekraanid:Mehaaniline paindlikkus on parem kui mitme seinaga torud, millel on pikem painutusiga.
Kõrgele{0}}temperatuurile vastupidavad komposiitmaterjalid:Struktuur jääb ühe--- ja mitmeseinalise-seina vahele, ühendades endas suure tugevuse ja hõlpsa hajutatavuse.
Kütuseelemendi katalüsaator toetab:Paljud katalüütilised aktiivsed saidid võivad asendada haruldasi metallkatalüsaatoreid.
5. peatükk: üks tabel, et näha selgelt erinevusi kolme tüüpi süsiniknanotoru põhisegu vahel
| Võrdlusmõõde | Ühe-seinaga toru põhisegu | Vähe{0}}seinaga torude põhisegu | Mitme-seinaga torude põhisegu |
|---|---|---|---|
| Süsiniktoru struktuur | Üks kiht grafeeni valtsitud | 2-5 kihti kokku | Multiple layers nested together (>5 kihti) |
| Süsiniktoru läbimõõt | 1-2 nm | 2-8 nm | 10-100 nm |
| Süsiniktoru sisaldus põhisegus | 1%-6% | 10%-15% | 15%-20% |
| Lisasumma lõpptootes | 0.05%-0.2% | 0.5%-2% | 2%-4% |
| Elektrijuhtivus | Kõrgeim | Kõrge | Keskmine |
| Suhteline maksumus | Kõrgeim (alustase) | Keskmine (umbes 1/3-1/2) | Madalaim (umbes 1/10) |
| Dispersiooni raskused | Kõrge | Keskmine | Suhteliselt madal |
| Turuosa | ~5% | ~10% | ~80% |
| Kohaldatavad stsenaariumid | Kvaliteetne{0}}elektroonika, lennundus, ränianood | Kiiresti{0}}laaditavad akud, paindlikud ekraanid | Juhtivad plastid, autoosad, EVA vaht |
6. peatükk: Kuidas valida õiget tüüpi süsiniknanotoru põhisegu?
Valikusoovituste kiirteabe tabel
| Teie toote tüüp | Soovitatav süsiniktoru tüüp | Soovitatav vedaja | Tüüpiline lisamise summa |
|---|---|---|---|
| Antistaatiline IC-salv | Mitme{0}}seinaga torud | PS/ABS/PC | 10-15% |
| EVA vahtmaterjalist kinga materjal | Mitme{0}}seinaga torud | EVA | 10-15% |
| Anti-transpordikast | Mitme{0}}seinaga torud | PP/PE | 10-20% |
| Autode kütusevoolik | Mitme{0}}seinaga torud | PA12 | 15-20% |
| 5G tugijaama soojuse hajutamise komponent | Mitme-seinaga torud + grafeenikomposiit | PA6 | 20-40% |
| Läbipaistev anti{0}}staatiline kile | Üheseinalised{0}}torud | PC/PETG | 0.5-2% |
| Kõrge-kiirusega-kiirlaadimise komponent | Vähe{0}}seinaga torusid | PC/ABS | 5-10% |
| Lennunduse komposiitmaterjal | Üheseinalised{0}}torud | Epoksiid / suure{0}}jõudlusega vaik | 0.1-1% |
7. peatükk: Shandongi Tanfengi eelised
Süsiniknanotorude tootjana kajastuvad meie peamised eelised juhtivate põhisegude valdkonnas:
Esiteks, kõigi süsiniknanotoru tüüpide katvus.Oleme üheaegselt omandanud ühe--seinaga, vähese-seinaga ja mitme-seinaga süsinik-nanotorude tootmistehnoloogia ning saame vastavalt kliendi vajadustele paindlikult tootetüüpe vahetada. Alates ühe-seinaga torude ülimast jõudlusest kuni mitme-seinaga torude ülikõrge kulu-efektiivsuseni – pakume täielikku tootemaatriksit.
Teiseks süsiniknanotorude sisalduse täpne kontroll.Ühe-seinaga torude põhisegu süsinik-nanotoru sisaldus on 1%-6%, mitme -seinaga torude põhisegu sisaldus on 15% -20% ja mõne seinaga toru põhisegu 10% -15%. Kliendid saavad valida sobiva spetsifikatsiooni vastavalt oma rakendusvajadustele või kohandada kohandusi.
Kolmandaks, kandja ja süsinik-nanotoru tüübi sobitamine.Erinevad kandjad (PP, PA, PC, ABS, EVA jne) on kooskõlastatud erinevate süsiniknanotoru tüüpidega, et saavutada optimaalne dispersiooniefekt ja elektrijuhtivus.
Neljandaks, kohandamisteenus.Ükskõik, kas vajate ühe-seinaga torude ülimat jõudlust, mitme-seinaga torude ülikõrget kulu-või tasakaalustatud valikut mõne-seinaga torudest, saame pakkuda teie kasutusstsenaariumile kõige paremini sobivat tootelahendust.
Viiendaks, rakenduse tehniline tugi.Me ei müü ainult põhisegusid; pakume ka kogu{0}}protsessi tehnilist tuge alates valikust, töötlemisest kuni testimiseni, aidates klientidel kiiresti materjali tutvustamist lõpule viia.
8. peatükk: Järeldus
Süsiniknanotoru juhtivates põhisegudes kasutatav süsiniknanotoru tüüp määrab põhisegu jõudluse ülemmäära ja maksumuse:
Ühe{0}}seinaga toru põhisegu:Ülim jõudlus, äärmiselt väike lisatav kogus, sobib tipptasemel{0}}elektroonika-, kosmose- ja muude stsenaariumide jaoks, kus see on "asendamatu".
Vähe{0}}seintega torude põhisegu:Tasakaalupunkt jõudluse ja kulude vahel, mis sobib keskmise ja -kõrge tasemega{2}}rakenduste jaoks, nagu kiire-laadimine akud ja paindlikud ekraanid.
Mitme-seinaga toru põhisegu:Suurim kuluefektiivsus-, kõige arenenum protsess, mis moodustab enam kui 80% turuosast ja on juhtivate plastide tööhobune.
Valiku põhiprintsiip:Parima jõudluse saavutamiseks valige ühe-seinaga, kulu-tõhususe huvides valige mitme-seinaga ja tasakaalustatud valiku saamiseks vaadake mõnda-seinaga.
Kui teil on raskusi süsinik-nanotoru juhtivate põhisegude valikuga, võtke meiega - kui professionaalse tootjaga ühendust, Shandong Tanfeng pakub tervet sarja tooteid, sealhulgas ühe-seinaga, mõne-seinaga ja mitme-seinaga, ning on valmis teiega koostööd tegema, et leida teie tootele optimaalne lahendus.