Adakah Aglomerasi Kesukaran Terbesar Serbuk Nanotube Karbon?

Salah satu kesukaran proses terbesar serbuk nanotube karbon dalam aplikasi praktikal sememangnya penggumpalan, dan serbuk kering biasa kacau biasanya hanya boleh meningkatkan pencampuran makroskopik. Sangat sukar untuk mengasingkan berkas CNT stabil sepenuhnya dengan-adun kering berintensiti rendah sahaja.

Karbon nanotiub mempunyai nisbah aspek yang tinggi, kawasan permukaan khusus yang agak besar dan interaksi antara-tiub yang kuat, menjadikannya terdedah kepada membentuk berkas-seperti atau struktur terkumpul semasa penyediaan, penyimpanan dan pengangkutan. Penyelidikan menunjukkan bahawa interaksi van der Waals antara CNT menggalakkan pembentukan berkas dan agregat, yang juga merupakan-cabaran penyebaran yang lama apabila tiub nano karbon bergerak daripada bahan makmal kepada aplikasi industri. Tetapi ada masalah di sini yang mudah diabaikan: "Mengaduk serbuk hitam secara sekata" ≠ "Menyuraikan tiub nano karbon dengan betul." Bagi kilang, perkara yang benar-benar perlu dinilai ialah:

Bolehkah serbuk kering mengacau memecahkan CNT berkumpul ke saiz sasaran?

Bolehkah CNT memasuki matriks secara seragam?

Adakah mereka akan-berkumpul semula semasa pemprosesan berikutnya?

Adakah panjang CNT akan dipendekkan semasa penyebaran?

Soalan-soalan ini menentukan sama ada serbuk nanotube karbon akhirnya boleh melaksanakan fungsi pelindung konduktif, pengukuhan, atau elektromagnetnya.

I. Mengapa Serbuk Nanotube Karbon Sangat Terdedah kepada Penggumpalan?

Sebab asas mengapa tiub nano karbon terdedah kepada aglomerasi ialah kesan gabungan luas permukaan khusus yang tinggi dan interaksi antara-tiub yang kuat, yang menjadikan CNT individu tidak mahu kekal dipisahkan antara satu sama lain dalam jangka masa panjang.

Karbon nanotiub bukan zarah sfera biasa.

Mereka mempunyai ciri-ciri yang sangat istimewa:

Diameter skala nano;

Skala mikron-atau lebih panjang;

Nisbah aspek tinggi;

Permukaan bergrafit;

Kawasan sentuhan berkesan yang agak besar.

Apabila sebilangan besar CNT bersentuhan,-struktur seperti berkas mudah terbentuk antara tiub. CNT membentuk ikatan kristal disebabkan tarikan van der Waals yang kuat, dan tingkah laku pengagregatan sendiri-ini merupakan halangan penting yang mempengaruhi pemprosesan CNT dan aplikasi praktikal. Luas permukaan khusus yang tinggi, permukaan hidrofobik, daya van der Waals dan interaksi π-π CNT menyebabkan mereka membentuk agregat atau struktur seperti berkas-yang berbeza-beza saiz dalam banyak polimer dan pelarut biasa. Oleh itu, penampilan aglomerasi dalam serbuk nanotube karbon tidak semestinya bermakna kualiti produk adalah buruk.

Tahap aglomerasi tertentu itu sendiri adalah salah satu ciri bahan serbuk CNT.

Perkara yang benar-benar perlu dikawal ialah: Seberapa besar aglomerat itu, betapa ketatnya ikatan aglomerat itu dan sama ada ia boleh diaglomerasi dengan berkesan-selepas memasuki sistem akhir.

II. Apakah Tepat "Aglomerasi" dalam Serbuk Nanotube Karbon?

Penggabungan dalam serbuk CNT bukan sekadar beberapa zarah yang melekat bersama, tetapi mungkin merupakan struktur kompleks yang dibentuk langkah demi langkah daripada tiub individu, struktur seperti berkas-dan aglomerat sekunder yang lebih besar.

Ia boleh difahami secara ringkas sebagai tiga peringkat:

Tahap Pertama: CNT Individu

Ini ialah keadaan tiub tunggal-yang ideal.

Tahap Kedua: CNT Bundle

Tiub nano karbon berbilang sejajar antara satu sama lain dalam arah tertentu, membentuk satu berkas.

Tahap Ketiga: Agglomerat Makroskopik

Sebilangan besar berkas CNT terus terjerat dan padat, membentuk gumpalan serbuk yang kelihatan atau{0}}mikron.

Penyelidikan mendapati bahawa CNT dalam sistem serakan yang tidak stabil mungkin mula-mula membentuk kira-kira berkas selari yang mengandungi kira-kira 2-6 tiub, kemudian seterusnya membentuk struktur aglomerat rangkaian tiga dimensi.

Oleh itu: Zarah hitam kecil yang dilihat oleh kilang mungkin bukan "zarah" secara dalaman, tetapi jisim besar tiub nano karbon berjalin.

III. Bolehkah Kacau Serbuk Kering Biasa Memecahkan Nanotiub Karbon?

Ia boleh meningkatkan keseragaman makroskopik, tetapi lazimnya tidak boleh mengasingkan sepenuhnya berkas CNT yang stabil ke dalam tiub individu yang ideal atau struktur seperti berkas-halus.

Ini adalah kunci untuk memahami "penyebaran serbuk kering tiub nano karbon."

Peralatan pengadun kering biasa terutamanya menyediakan:

kacau;

perolakan;

Geseran;

Mampatan;

Tahap ricih tertentu.

Ia boleh menukar serbuk CNT daripada: Gumpalan besar → Campuran serbuk yang agak seragam. Tetapi ia mungkin tidak semestinya mencapai: Gumpalan besar → Gumpalan kecil → Himpunan CNT → Penyerakan tahap-tiub individu.

Penyelidikan sedia ada telah secara khusus membandingkan aglomerasi-mekanikal keadaan kering CNT-dengan pemprosesan basah, menunjukkan bahawa pencampuran mekanikal tradisional boleh menggunakan daya seperti ricih, mampatan dan geseran untuk memecahkan aglomerat, tetapi untuk MWCNT yang beraglomerasi ketat, kaedah de-aglomerasi mekanikal selalunya terhad.

Jadi, jika sebuah kilang berkata: "Kami mengacau CNT dan serbuk resin bersama-sama selama 30 minit, dan ia kelihatan seragam."

Kesimpulan ini hanya boleh menunjukkan: Pencampuran makroskopik agak seragam. Ia belum dapat membuktikan: CNT telah tersebar sepenuhnya pada skala mikroskopik.

IV. Mengapa Kacau Serbuk Kering Boleh Kelihatan Seragam tetapi Aglomerat CNT Mungkin Masih Wujud?

Kerana keseragaman makroskopik dan keseragaman skala nano adalah dua konsep yang sama sekali berbeza.

Sebagai contoh, 1 kg tiub nano karbon ditambah kepada kumpulan 100 kg resin.

Selepas bancuhan serbuk kering, ia mungkin kelihatan sangat seragam daripada bekas pensampelan, warna dan rupa visual.

Tetapi selepas pembesaran, perkara berikut mungkin masih wujud:

Aglomerat aras 10 μm-;

Beberapa-μm-himpunan CNT peringkat;

Kawasan tumpuan-tinggi tempatan;

Rangkaian CNT tidak dibuka sepenuhnya.

Ini boleh difahami dengan konsep berikut:

Matlamat sebenar bukanlah semua aplikasi mesti mencapai "penyebaran lengkap CNT individu." Matlamat yang benar-benar munasabah adalah untuk mencapai skala penyebaran yang sepadan dengan prestasi produk akhir.

V. Mengapa Penyebaran Serbuk Kering Karbon Nanotube Lebih Sukar Daripada Serbuk Biasa?

Nisbah aspek yang tinggi dan luas permukaan khusus yang tinggi bagi CNT memberikan mereka keterikatan dan kecenderungan penggumpalan yang lebih kuat berbanding dengan pengisi sfera biasa.

Perbandingan boleh dibuat:

Oleh itu, ia tidak boleh hanya diandaikan bahawa: "Serbuk nano boleh diselesaikan dengan hanya meningkatkan kelajuan kacau." Penyerakan CNT ialah masalah yang ditentukan bersama oleh input tenaga, interaksi antara muka dan struktur bahan.

VI. Bagaimana Menilai Sama ada Serbuk Nanotube Karbon Benar-benar Tersebar?

Anda tidak boleh hanya melihat warna dan pemerhatian visual. Sekurang-kurangnya, penghakiman harus menggabungkan saiz aglomerat, morfologi mikroskopik, kelikatan, atau prestasi akhir.

Adalah disyorkan untuk memilih kaedah ujian mengikut aplikasi.

Antaranya, ujian prestasi akhir selalunya lebih bermakna daripada mengejar nombor saiz zarah tertentu sahaja.

Kerana walaupun sistem CNT kelihatan tersebar dengan baik di bawah mikroskop, jika kekonduksian akhir tidak bertambah baik, ia tidak boleh dianggap sebagai kejayaan proses sebenar.

VII. Apakah Proses Penyerakan Perlu Digunakan untuk Serbuk Nanotube Karbon?

Pendekatan yang agak boleh dipercayai ialah menggunakan proses penggredan "pra-pencampuran-de-penstabilan-pengesahan-, dan bukannya menggunakan tenaga mekanikal maksimum dari mula.

Langkah 1: Pra{1}}pencampuran

Mula-mula benarkan CNT untuk mewujudkan sentuhan seragam dengan bahan utama atau medium penyebaran.

Langkah 2: Tingkatkan Ricih Secara Berperingkat

Meningkatkan tenaga mekanikal secara beransur-ansur mengikut tahap aglomerasi.

Langkah 3: Gunakan Ultrasound atau Pengisaran Apabila Perlu

Untuk sistem fasa-cecair, saiz aglomerat boleh dikurangkan lagi melalui ultrasound, ricih tinggi atau pengisaran.

Langkah 4: Penstabilan

Gunakan penyebar atau kaedah pengubahsuaian permukaan yang sesuai untuk sistem untuk mengurangkan kebarangkalian-penggumpalan semula.

Langkah 5: Pengesahan

Sekurang-kurangnya, uji:

Saiz aglomerat;

Kelikatan;

pemendapan;

panjang CNT;

Prestasi konduktif akhir.

Pendekatan ini konsisten dengan laluan "pencampuran-ultrabunyi-penstabilan-pengesahan prestasi" biasa dalam penyelidikan penyebaran CNT. Ulasan berkaitan juga menganggap pencampuran mekanikal, ultrasound dan penstabilan sebagai langkah utama dalam reka bentuk serakan cecair-CNT/komposit.

VIII. Adakah Kesukaran Penyerakan Sama untuk Serbuk Nanotube Karbon Berbeza?

Tidak. Diameter tiub, panjang, ketulenan, keadaan permukaan, dan darjah penggumpalan semuanya mempengaruhi proses serakan akhir.

Oleh itu, seseorang tidak boleh menyalin terus orang lain: "500 W + 30 minit", dan kemudian menganggap CNT mereka sendiri semestinya akan mencapai kesan yang sama.

Parameter penyebaran CNT mesti ditentukan dalam kombinasi dengan: Spesifikasi bahan + Kandungan pepejal + Sederhana + Penyebaran + Peralatan.

IX. Sebagai Pengeluar Serbuk Nanotube Karbon, Bagaimanakah Shandong Tanfeng Membantu Pelanggan Menyelesaikan Masalah Penggabungan?

Pembekal CNT yang benar-benar berharga bukan sahaja harus menyediakan jadual spesifikasi serbuk, tetapi juga harus membantu pelanggan mengaitkan parameter bahan dengan proses penyebaran sebenar.

Sebagai pengeluar serbuk nanotube karbon, Shandong Tanfeng boleh memadankan aplikasi akhir pelanggan:

jenis CNT;

Diameter tiub;

Panjang;

Kesucian;

Luas permukaan tertentu;

Keadaan permukaan;

Sistem aplikasi;

Arah serakan yang disyorkan.

Sebagai contoh, jika pelanggan berurusan dengan:

Plastik konduktif:Fokus utama pada diameter tiub + panjang + nisbah bidang + keadaan ricih penyemperitan

Buburan Berair:Fokus utama pada pembasahan + penyebaran + ricih/ultrabunyi + kestabilan

Sistem NMP:Fokus utama pada keserasian pelarut + keadaan serakan + kandungan pepejal + kelikatan

Pengkompaunan Getah:Fokus utama pada nisbah aspek + ikatan antara muka + proses pencampuran

Oleh itu, logik pemilihan produk Shandong Tanfeng boleh terus beralih daripada: "Model apa yang hendak dijual," kepada: "Apakah masalah penyebaran yang perlu diselesaikan oleh pelanggan."

X. Adakah Penggumpalan dalam Serbuk Nanotube Karbon Tanda Kualiti Tidak Baik?

Ia tidak boleh hanya dinilai dengan cara ini, kerana tahap penggumpalan tertentu dalam keadaan serbuk kering adalah tingkah laku biasa bahan itu sendiri.

Apa yang benar-benar perlu dibezakan ialah:

Pengumpulan serbuk biasaboleh diserakkan semula-melalui proses yang munasabah.

Lebih-penggumpalan padatmemerlukan tenaga yang jauh lebih tinggi untuk dibuka.

Penggumpalan disebabkan oleh keadaan permukaan bahanmungkin memerlukan perubahan sistem penyebaran.

Penggumpalan tidak dapat dipulihkan yang disebabkan oleh rawatan prosesmungkin telah menjejaskan prestasi produk akhir.

Oleh itu, semasa pemerolehan, jangan hanya memerlukan: "Serbuk mesti sama sekali tidak mempunyai aglomerasi."

Keperluan yang lebih munasabah ialah: "Di bawah sistem sasaran saya dan keadaan proses, apakah tahap serakan yang boleh dicapai oleh serbuk?"

XI. Soalan Lazim

Adakah aglomerasi merupakan kesukaran terbesar serbuk nanotube karbon?

Aglomerasi sememangnya merupakan salah satu kesukaran proses teras dalam aplikasi industri CNT, tetapi ia bukan satu-satunya kesukaran. Selain penggumpalan, pembasahan, kestabilan serakan, pemeliharaan nisbah aspek, kelikatan, ikatan antara muka, dan kestabilan kelompok juga perlu dipertimbangkan.

Bolehkah serbuk kering dikacau terus memecahkan tiub nano karbon?

Ia boleh menambah baik pencampuran makroskopik, tetapi pengacauan serbuk kering biasa biasanya tidak dapat menjamin pemisahan lengkap berkas CNT yang terikat rapat. Jika produk akhir mempunyai keperluan yang tinggi untuk serakan mikroskopik, ricih yang lebih tinggi, sebatian cair atau serakan basah biasanya diperlukan.

Mengapa tiub nano karbon terdedah kepada pembentukan aglomerat?

Terutamanya berkaitan dengan interaksi antara-tube van der Waals yang kuat, luas permukaan khusus yang tinggi dan satu-struktur nisbah aspek tinggi satu dimensi.

Bolehkah ultrasound menyelesaikan sepenuhnya aglomerasi CNT?

Ia tidak boleh dijamin. Ultrasound boleh meningkatkan dengan ketara-penyerakan fasa, tetapi kesannya bergantung pada spesifikasi CNT, medium, dispersant, kepekatan dan input tenaga, dan ultrasound yang berlebihan boleh menyebabkan pengurangan panjang CNT.

Adakah penyebaran tiub nano karbon yang lebih halus sentiasa lebih baik?

Tidak. Keseimbangan perlu ditemui antara pengurangan aglomerat, kestabilan serakan, rangkaian konduktif dan pemeliharaan panjang CNT.

Apakah aplikasi yang sesuai untuk pengadunan kering CNT?

Pengadunan kering secara relatifnya sesuai untuk pracampuran serbuk, -pencampuran kering polimer, kumpulan induk dan beberapa laluan pemprosesan serbuk. Jika produk akhir ialah buburan akueus atau NMP, proses serakan fasa cecair biasanya masih diperlukan.

Bagaimana untuk menilai sama ada serbuk CNT mudah disebarkan?

Anda tidak boleh hanya melihat kesucian. Adalah disyorkan untuk membandingkan diameter tiub, panjang, luas permukaan tertentu, keadaan aglomerasi serbuk secara serentak dan memerlukan pembekal untuk menyediakan TEM/SEM dan data ujian penyebaran untuk sistem sasaran.

Bolehkah Shandong Tanfeng memberikan cadangan penyebaran?

ya. Pengesyoran padanan produk dan proses penyebaran yang sepadan boleh disediakan berdasarkan diameter tiub, panjang, ketulenan serbuk CNT, dan akueus pelanggan, NMP, resin atau sistem aplikasi lain.

Tiub Nano Karbon Bukan "Sukar Dikacau Sekata"-Sebaliknya, Maksud Penyerakan Sebenar Perlu Difahami dengan Betul

Penggabungjalinan serbuk tiub nano karbon ialah cabaran pemprosesan biasa yang disebabkan oleh struktur nanonya, dan pengacauan serbuk kering biasa terutamanya menyelesaikan keseragaman makroskopik, yang tidak boleh secara automatik menyamakan pentumpukan-skala nano.

Untuk sesetengah plastik konduktif, bahan komposit serbuk dan proses masterbatch: Pengadunan kering → Ricih/penyemperitan tinggi → Pemprosesan akhir boleh menjadi laluan yang munasabah sepenuhnya.

Untuk sistem akueus, NMP dan cecair lain: Pra-pembasahan → Ricih tinggi → Ultrasound/pengisaran → Penstabilan → Pengesahan prestasi biasanya lebih sesuai.

Dan proses penyebaran CNT yang sangat baik bukanlah: "Memecahkan CNT sehalus mungkin." Tetapi sebaliknya: "Menggunakan tenaga yang mencukupi untuk membuka aglomerat yang tidak diingini sambil mengekalkan panjang dan struktur CNT yang berkesan sebanyak mungkin."

Ini juga merupakan titik paling penting apabila membeli parameter bahan serbuk nanotube karbon-menentukan titik permulaan dan proses penyebaran menentukan sama ada prestasi bahan benar-benar boleh dikeluarkan.

Sebagai pengeluar serbuk nanotube karbon, Shandong Tanfeng, selain menyediakan serbuk nanotube karbon dengan spesifikasi yang berbeza, juga boleh memadankan bahan dari dimensi seperti diameter tiub, panjang, ketulenan, luas permukaan tertentu, dan sistem penyebaran sasaran mengikut aplikasi akhir pelanggan. Bagi pelanggan yang memerlukan aplikasi akueus, NMP, pengkompaunan resin atau plastik konduktif, dan bukannya hanya membandingkan "serbuk syarikat mana yang lebih murah," adalah lebih disyorkan untuk membandingkan terus keadaan aglomerasi, jumlah penambahan, prestasi konduktif dan kestabilan kelompok di bawah proses serakan yang sama.

Nilai sebenar serbuk nanotube karbon bukan terletak pada keseragaman serbuk itu sendiri, tetapi sama ada ia boleh membentuk rangkaian berfungsi yang berkesan dengan struktur yang sesuai selepas memasuki produk akhir.