Przy zakupie nanorurek węglowych pierwszym pytaniem, przed którym staje wielu inżynierów, często nie jest „która marka ma lepszą wydajność”, ale „czy powinienem kupić proszek, pastę czy przedmieszkę”. Te trzy formy mogą wyglądać podobnie, ale logika ich zastosowania jest zupełnie inna: wybierz niepoprawnie, a w najlepszym wypadku zawiedzie dyspersja i ucierpi wydajność; w najgorszym przypadku cała linia produkcyjna zostaje złomowana. Linie produktów wiodących krajowych producentów nanorurek węglowych obejmują wszystkie trzy formy, ale każda z nich jest dostosowana do zupełnie innych scenariuszy. W tym artykule systematycznie omówiono logikę wyboru pasty przewodzącej nanorurki węglowe, przedmieszki przewodzącej i proszku nanorurek węglowych z trójwymiarowej technologii przetwarzania -, przemysłu niższego szczebla i progu użytkowania -, aby pomóc Ci uniknąć pułapki „kupowania czegoś, czego nie będziesz mógł użyć”.
1. Podstawowe różnice między trzema formami: jedna tabela, aby to wyjaśnić
Zasadnicza różnica między proszkiem, pastą i przedmieszką nie leży w samych nanorurkach węglowych, ale w formie produktu i stopniu wstępnej-dyspersji-, która bezpośrednio określa, do jakiego rodzaju technologii przetwarzania jest ona odpowiednia.
| Formularz produktu | Podstawowy skład | Zawartość nanorurek węglowych | Charakterystyka formy | Obowiązujące metody przetwarzania |
|---|---|---|---|---|
| Proszek nanorurek węglowych | Czyste nanorurki węglowe (synteza CVD) | ~98% lub więcej | Proch czarny, skłonny do pylenia | Mieszanie w stanie stopionym, mieszanie na sucho,-spiekanie w wysokiej temperaturze |
| Pasta przewodząca z nanorurek węglowych | Proszek + rozpuszczalnik (NMP/woda) + dyspergator | 3% -5% (zawartość stała) | Płynny, dobra płynność | Powlekanie na mokro, powlekanie elektrodami, druk atramentowy |
| Przedmieszka przewodząca z nanorurek węglowych | Proszek + żywica termoplastyczna (PC/PA/PP itp.) | 10%-25% | Pellet stały, podobny do cząstek plastiku | Formowanie wtryskowe, wytłaczanie, rozdmuchiwanie folii |
Można to zrozumieć w prosty sposób: proszek to „mąka”, pasta to „ciasto” (już wymieszane z wodą), a przedmieszka to „makaron błyskawiczny” (ciasto makaronowe i przyprawy są już przygotowane, wystarczy dodać wodę i ugotować).
2. Proszek nanorurek węglowych: najwyższa elastyczność, najwyższa bariera
Proszek nanorurek węglowych jest odpowiedni dla użytkowników z niezależnymi możliwościami dyspersji i potrzebami w zakresie opracowywania receptur, takich jak wytwórcy tworzyw sztucznych, producenci przedmieszek i laboratoriów badawczo-rozwojowych -, pod warunkiem, że można rozwiązać problem dyspersji.
Zalety:
Elastyczna formuła:Można go dowolnie łączyć z różnymi żywicami i dodatkami bez ograniczeń.
Niskie koszty przechowywania i transportu:Nie zawiera rozpuszczalników, najwyższa zawartość nanorurek węglowych na jednostkę masy, najniższy koszt transportu.
Nadaje się do procesów-wysokotemperaturowych:Przy mieszaniu w stanie stopionym, spiekaniu ceramiki i innych procesach nie można stosować past zawierających rozpuszczalniki.
Wady i ryzyko:
Wyjątkowo podatne na aglomerację:Siły van der Waalsa pomiędzy cząstkami proszku nanorurek węglowych są niezwykle duże. W przypadku bezpośredniego dodania do matrycy bez dużej siły ścinającej efekt dyspersji jest często bardzo słaby.
Problemy z kurzem:Procesy produkcyjne wymagają uwzględnienia zasad ochrony zdrowia pracowników i zgodności z wymogami ochrony środowiska.
Typowe scenariusze zastosowań:
Mieszanka modyfikacji tworzywa sztucznego/gumy:Mieszanie stopu w wysokiej-temperaturze w wytłaczarkach dwuślimakowych-bez konieczności stosowania rozpuszczalników.
Produkcja przedmieszki przewodzącej nanorurki węglowej:Producenci przedmieszek kupują proszek jako surowiec i samodzielnie formułują nośniki żywicy.
Ceramika przewodząca, aerożele i inne produkty spiekane:Mieszanie-w stanie stałym, a następnie wypalanie-w wysokiej temperaturze; rozpuszczalnik w paście zniszczyłby zieloną strukturę korpusu.
Laboratorium nowych materiałów R&D:Do eksperymentów na sucho lub-najnowocześniejszych badań nad materiałami można używać wyłącznie proszku.
Autorytatywne odniesienie:Badania pokazują, że dodanie 2%-3% proszku nanorurek węglowych do polimerów może znacznie zwiększyć przewodność elektryczną, rozwiązując problem elektryczności statycznej w tworzywach sztucznych. W kompozytach z osnową aluminiową zastosowano go już w rakiecie Długi Marsz 12.
3. Pasta przewodząca z nanorurek węglowych: niekwestionowany wybór dla branży baterii litowych
Pasta przewodząca nanorurka węglowa jest optymalnym rozwiązaniem do powlekania elektrod baterii litowej -, ponieważ wykonała już najtrudniejsze prace dyspersyjne, umożliwiając klientom bezpośrednie mieszanie i wykorzystanie, znacznie obniżając próg użytkowania.
Dlaczego pasta jest głównym wyborem w przypadku baterii litowych?
Dyspersja nanorurek węglowych jest uznanym wyzwaniem w branży. W przypadku producentów baterii litowych zakup proszku do samorozproszenia-wymaga inwestycji w sprzęt do dyspersji o wysokim-ścinaniu, przesiewanie środka dyspergującego, badanie procesów i inne znaczące zasoby, przy czym trudno jest zagwarantować konsystencję partii. Z drugiej strony pasta przewodząca nanorurki węglowe jest-wstępnie dyspergowana przez producenta CNT przed wysyłką. Klienci muszą jedynie wymieszać go z materiałami aktywnymi i spoiwami w odpowiednich proporcjach.
Odniesienie do parametrów technicznych:
Zawartość CNT:Zwykle 3% -5% (w zależności od rodzaju rozpuszczalnika).
Kwota dodatku:Aby osiągnąć doskonałe efekty przewodzące, w elektrodzie potrzeba tylko 0,5% -1%.
Wzrost wydajności:Znacząco zmniejsza rezystancję wewnętrzną akumulatora, poprawia wykorzystanie pojemności materiału aktywnego i zwiększa-możliwość szybkiego ładowania/rozładowywania.
Obowiązujące scenariusze:
Powłoka anody i katody baterii litowej- absolutna aplikacja głównego nurtu.
Powłoki przewodzące,-atramenty antystatyczne- upraszcza procesy natryskiwania i powlekania rolkowego.
Folie funkcjonalne, powłoki separacyjne- mokra cienka-powłoka, pasta łatwiej osiąga równomierne pokrycie.
Uwaga dotycząca ograniczeń:Pasta zawiera rozpuszczalnik i nie nadaje się do-przetwarzania w stanie stopionym w wysokiej temperaturze (takiego jak formowanie wtryskowe i wytłaczanie), ponieważ może powodować powstawanie pęcherzyków, pustych przestrzeni i innych defektów.
4. Przedmieszka przewodząca nanorurka węglowa: „Niezawodne” rozwiązanie dla przemysłu tworzyw sztucznych
Przedmieszka przewodząca to najwygodniejsza forma nanorurek węglowych do zastosowań w branży tworzyw sztucznych, szczególnie odpowiednia do-antystatycznych opakowań podzespołów elektronicznych, elementów samochodowych układów paliwowych i innych scenariuszy o wysokich wymaganiach dotyczących czystości - wystarczy użyć jej jak kolorowej przedmieszki, bez generowania zanieczyszczenia pyłem.
Wyjątkowa wartość przedmieszki
W przemyśle tworzyw sztucznych bezpośrednie użycie proszku nanorurek węglowych jest nie tylko trudne do rozproszenia, ale także generuje duże ilości pyłu. Przedmieszka przewodząca zawiera już-zdyspergowane nanorurki węglowe w określonym nośniku żywicznym (takim jak PC, PA, PP, ABS itp.) przetworzone w peletki. Użytkownicy muszą jedynie wymieszać go ze zwykłymi granulatami z tworzywa sztucznego w określonym stosunku rozcieńczenia i mogą bezpośrednio formować wtryskowo lub wytłaczać.
Referencje danych branżowych:
Zawartość CNT w przedmieszce wynosi zazwyczaj 10% -25%, typowo 15% -20%.
Dodanie 2%-20% po rozcieńczeniu może uzyskać efekt antystatyczny lub przewodzący.
Może być stosowany w ponad dziesięciu systemach żywic, w tym PC, PP, PA66, PA12, PA6, PBT, LDPE, HDPE, POM, PEEK i ABS.
Typowe zastosowania:
Opakowanie antystatyczne-elementów elektronicznych:Zapewnia ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD) dla układów scalonych i dysków twardych.
Elementy samochodowego układu paliwowego:Zapobiega gromadzeniu się paliwa i korozji przewodów paliwowych przez elektryczność statyczną.
Taśmy nośne, pasy przenośnikowe, druty przewodzące i inne części z tworzyw sztucznych wymagające trwałych-właściwości antystatycznych.
Opinia użytkownika:Przedmieszka po dodaniu zachowuje wysokie właściwości mechaniczne (wytrzymałość, udarność). Powierzchnia produktu jest-odporna na zużycie i zarysowania-, a właściwości przewodzące pozostają prawie niezmienione po recyklingu i ponownym użyciu.
5. Jak wybrać? - Scenariusz-Schemat podejmowania decyzji na podstawie
Wróćmy do „technologii przetwarzania” - powlekanie na mokro wykorzystuje pastę, mieszanie w stanie stopionym wykorzystuje proszek, formowanie wtryskowe/wytłaczanie wykorzystuje przedmieszkę.
| Twój scenariusz zastosowania | Zalecana forma | Podstawowy powód |
|---|---|---|
| Powłoka elektrody akumulatora litowego | Pasta przewodząca | Wstępnie-rozproszony, bezpośrednio wymieszany i powlekany, co eliminuje etap dyspersji |
| Formowanie wtryskowe/wytłaczanie tworzyw sztucznych (PC/PA/PP itp.) | Przedmieszka przewodząca | Bezpyłowy,-łatwy do mieszania, jednolita dyspersja |
| Instalacja do mieszania tworzyw sztucznych (preparat-opracowany samodzielnie) | Proszek | Elastyczna formuła,-samomieszająca się z żywicą |
| Przewodzące spiekanie ceramiki/aerożelu | Proszek | Rozpuszczalnik w paście zniszczyłby zieloną masę |
| Powłoki przewodzące/tusze/procesy natryskiwania | Pasta | Naturalnie kompatybilny z procesami mokrymi |
| Badania laboratoryjne na sucho | Proszek | W niektórych eksperymentach można używać tylko proszku |
| Modyfikacja impregnacji tkanin/włóknin | Pasta | Płyn łatwiej wnika w szczeliny włókien |
Odniesienie do strategii mieszania:W przypadku akumulatorów litowych o wysokim-wydajności można zastosować plan mieszania sadzy + pasty CNT, zawierający 1%-2% sadzy + 0.3%-0,8% CNT, tworząc sieć przewodzącą „synergii linii punktowych”, zapewniając wydajność równoważenia i trwałość cyklu. W przypadku systemów z najwyższej półki grafen można również wprowadzić w dalszej części.
6. Wsparcie wyboru nowego materiału Shandong Tanfeng
Shandong Tanfeng New Material oferuje dwie główne linie produktów - proszek i pasta - o czystości większej lub równej 98% i miesięcznej produkcji 200 ton i może polecić odpowiednią formę w oparciu o procesy klienta.
Układ produktów Shandong Tanfeng New Material obejmuje dwie główne formy proszku i pasty:
Produkty w proszku:Wielościenne nanorurki węglowe serii TF-220 i TF-320, o średnicy rurki 10-15 nm, długości rurki 10-15 μm, czystość większa lub równa 98%, zawartość popiołu mniejsza lub równa 2%, rezystywność<1000 μΩ·m.
Wklej produkty:Konfigurowalne pasty przewodzące na bazie NMP-lub wody-nanorurki węglowe, zapewniające zróżnicowane rozwiązania dla różnych systemów anod i katod klientów.
Zdolność produkcyjna:Roczna produkcja na poziomie 200 ton, zaspokajająca-potrzeby związane z zamówieniami na dużą skalę.
Główni członkowie zespołu pochodzą z Wydziału Nauki i Inżynierii Materiałowej Uniwersytetu Zhejiang i dysponują zastrzeżonymi technologiami podstawowymi w zakresie technologii dyspersji nanorurek węglowych i poprawy wydajności katalizatora, zapewniając klientom pełne-wsparcie techniczne procesu, od proszku po pastę.