Różnice między przedmieszkami przewodzącymi z nanorurek węglowych o pojedynczych-ściennych, o kilku-ściennych i wielo-ściennych
Przedmieszki przewodzące nanorurki węglowe można podzielić na trzy główne kategorie w zależności od rodzaju użytej nanorurki węglowej: przedmieszka z jedno-ściennymi nanorurkami węglowymi (SWCNT), przedmieszka z kilku-ściennymi nanorurkami węglowymi (FWCNT) i przedmieszka z wielo-ściennymi nanorurkami węglowymi (MWCNT). Przedmieszka z pojedynczą-rurą ma najlepszą przewodność elektryczną i najniższą ilość dodatku (0,05%-0,2% w produkcie końcowym), ale jej koszt jest najwyższy i jest stosowana-w wysokiej klasy elektronice i lotnictwie. Przedmieszka z rur wielościennych ma najwyższą-opłacalność i jest najbardziej dojrzałym procesem, przy zawartości nanorurek węglowych w przedmieszce wynoszącej 15%-20%, co stanowi ponad 80% udziału w rynku. Niewiele-przedmieszek w tubach o ściankach mieści się pomiędzy nimi, łącząc wysoką przewodność elektryczną i dobrą zdolność do dyspergowania. Istotą wyboru jest: wybór-jednościennych, aby uzyskać najwyższą wydajność, wybór-wielościennych ze względu na opłacalność i rozważenie modeli wielościennych, aby uzyskać zrównoważony wybór.
Rozdział 1: Nanorurki węglowe w koncentratach nie są „jednym” materiałem
Wiele osób uważa, że nanorurki węglowe to tylko „jeden” materiał, choć tak naprawdę stanowią rodzinę.
Wszyscy członkowie tej rodziny wyglądają jak „puste rurki”, ale liczba ścian rur jest różna, co określa ich „osobowość” i „specjalność”. W przypadku przedmieszek przewodzących, w zależności od rodzaju użytej nanorurki węglowej, dzieli się je głównie na trzy główne kategorie produktów: przedmieszki nanorurek węglowych o pojedynczych-ściennych ścianach, przedmieszki nanorurek węglowych o kilku-ściennych ściankach i przedmieszki nanorurek węglowych-wielościennych.
Chociaż te trzy typy koncentratów mają podobne nazwy, mają ogromne różnice w strukturze, wydajności, kosztach i zastosowaniu. Dziś wyjaśnijmy sobie sprawę jasno: czym charakteryzują się różne rodzaje nanorurek węglowych w koncentratach? I w jakich scenariuszach są one odpowiednio stosowane?
Rozdział 2: Przedmieszka z pojedynczą-nanorurką węglową o ściankach: „Pułap” wydajności
2.1 Charakterystyka strukturalna
Pojedynczą-nanorurkę węglową (SWCNT) można sobie wyobrazić jako arkusz papieru grafenowego o grubości tylko jednego atomu, płynnie zwinięty w idealny cylinder. Jego struktura jest bardzo czysta, ma tylko jedną powierzchnię, a średnica wynosi zaledwie 1-2 nanometrów. Właściwości elektryczne rurki-z pojedynczymi ściankami są jednoznacznie określone przez jej chiralność (kąt i średnica rolki) - kontrolując chiralność, można wytwarzać rurki jednościenne metalowe lub półprzewodnikowe, czego nie można osiągnąć w przypadku innych typów nanorurek węglowych.
2.2 Wydajność w koncentratach
Przewodność elektryczna:Rurki jednościenne-mają najlepszą przewodność elektryczną spośród rodziny nanorurek węglowych. W badaniach przezroczystych powłok przewodzących wydajność optoelektroniczna sieci rur jednościennych-jest znacznie lepsza niż rur-wielościennych. Dzieje się tak dzięki niemal doskonałej-jednowymiarowej strukturze jednościennych-lamp, która umożliwia elektronom „transport balistyczny” wzdłuż ścianki lampy niemal bez przeszkód.
Kwota dodatku:Zawartość nanorurek węglowych w przedmieszkach z pojedynczą-rurą jest zwykle niska (1%-6%), ale w produkcie końcowym potrzeba tylko 0,05%-0,2%, aby osiągnąć efekt przewodzący. Dzieje się tak, ponieważ rury jednościenne mają wyjątkowo wysoki współczynnik kształtu (do 10 000), a bardzo mała ich ilość może utworzyć w matrycy „sieć perkolacyjną”.
Właściwości mechaniczne:Wytrzymałość na rozciąganie rur jednościennych-może osiągnąć 50–200 GPa, czyli 100 razy więcej niż w przypadku stali. Dodane do przedmieszek mogą wzmacniać matrycę, jednocześnie uzyskując przewodność elektryczną.
2.3 Scenariusze zastosowań
Przedmieszki z jednościennych-nanorurek węglowych są stosowane głównie w-najlepszych dziedzinach, w których obowiązują najwyższe wymagania dotyczące wydajności:
Wysokiej klasy-urządzenia elektroniczne:Tranzystory, czujniki, elastyczne wyświetlacze. Półprzewodnikowe właściwości rur-pojedynczych ścianek czynią je idealnym materiałem na przyszłe chipy.
Materiały kompozytowe dla przemysłu lotniczego:Lekki, o bardzo-wysokich wymaganiach wytrzymałościowych, przy niewielkich ilościach dodatku 0,01%–0,1% zapewniających funkcjonalizację.
Przezroczyste folie przewodzące:Wyjątkowo mała ilość dodatku, prawie nie wpływająca na przepuszczalność światła i kolor.
Baterie anodowe-na bazie krzemu:Dzięki niezwykle dużej elastyczności mogą tworzyć sieć „nano-sprężyny” podczas ekspansji cząstek krzemu.
2.4 Ograniczenia
Głównym problemem związanym z przedmieszkami-pojedynczych ścianek jest wysoki koszt. Proces syntezy jest złożony i wiąże się z niezwykle wysokimi wymaganiami dotyczącymi katalizatorów i warunków reakcji, a cena jest ponad 10 razy wyższa niż w przypadku rur-wielościennych. Dlatego nadaje się do stosowania tylko w scenariuszach, w których jest „niezbędny”.
Rozdział 3: Wielo-przedmieszka z wielościennych nanorurek węglowych: „koń pociągowy” industrializacji
Przedmieszki z wielo-ściennych nanorurek węglowych stanowią ponad 80% udziału w rynku i są głównym wyborem w dziedzinie przewodzących tworzyw sztucznych.
3.1 Charakterystyka strukturalna
Wielo-ścienne nanorurki węglowe (MWCNT) przypominają zestaw rosyjskich lalek do gniazdowania, złożone z wielu warstw (zwykle więcej niż 5 warstw) grafenu koncentrycznie zagnieżdżonych razem, przy czym warstwy są połączone siłami van der Waalsa i odstępem między warstwami wynosi około 0,34 nanometra. Średnica wynosi zazwyczaj 10–100 nanometrów.
Pomiędzy warstwami rur wielościennych-występują defekty i rozproszenia, a działanie pojedynczej rury nie jest tak dobre jak rury jednościennej-, ale wielowarstwowa-struktura zapewnia im lepszą odporność na zużycie i uderzenia.
3.2 Wydajność w koncentratach
Przewodność elektryczna:Chociaż przewodność elektryczna rur-wielościennych nie jest tak dobra jak rur-jednościennych, jest całkowicie wystarczająca w większości zastosowań z przewodzącymi tworzywami sztucznymi (rezystywność powierzchniowa 10³–10⁶ Ω). W koncentratach zawartość nanorurek węglowych wynosi zazwyczaj 15%-20%, a dodanie 2%-4% do produktu końcowego pozwala uzyskać efekt przewodzący.
Korzyści kosztowe:Koszt rur wielościennych- stanowi tylko około 1/10 ceny rur jednościennych-, co jest najważniejszym powodem ich dominacji na rynku.
Dyspergowalność:Powierzchnia właściwa probówek wielościennych-jest stosunkowo niska (80-200 m²/g), co sprawia, że dyspersja jest mniej trudna niż w przypadku probówek jednościennych, a proces jest zaawansowany i charakteryzuje się dobrą stabilnością partii.
3.3 Scenariusze zastosowań
Przedmieszki z wielo-ściennych nanorurek węglowych nadają się do zastosowań przemysłowych-wrażliwych na koszty-na dużą skalę:
Zwykłe przewodzące tworzywa sztuczne:Antystatyczne pudełka transportowe, tace do układów scalonych, opakowania elementów elektronicznych.
Części samochodowe:Przewody paliwowe, elementy peryferyjne silnika (należy wykonać z tworzyw konstrukcyjnych, takich jak PA).
Materiały ekranujące elektromagnetyczne:Obudowy do sprzętu komunikacyjnego 5G, sprzęt elektroniczny.
Materiały obuwia z pianki EVA:Antystatyczne podeszwy zewnętrzne, podeszwy środkowe, ilość dodatku 10%-15%, oporność powierzchniowa 10³-10⁵ Ω.
Rozdział 4: Niewiele-przedmieszki z nanorurek węglowych o ściankach: „wschodząca gwiazda” rynku średniej-i-wysokiej-
4.1 Charakterystyka strukturalna
Niewiele-ściennych nanorurek węglowych (FWCNT) powstaje w wyniku koncentrycznego walcowania 2-5 warstw grafenu. Liczba warstw waha się pomiędzy-jednościennymi a wielościennymi. Średnica wynosi zazwyczaj 2–8 nanometrów.
Niewiele-świetlówek ze ściankami jest „wschodzącą gwiazdą”, która w ostatnich latach przyciąga wiele uwagi. Łączą w sobie wysoką przewodność rur jednościennych-z łatwą dyspergowalnością rur-wielościennych.
4.2 Wydajność w koncentratach
Wydajność rur-z kilkoma ściankami mieści się w przedziale od jedno-rurowych do wielościennych-:
Przewodność elektrycznajest zbliżony do poziomu rur jednościennych-.
Rozpraszalnośćjest lepszy niż w przypadku rur jednościennych-(stosunkowo mniejsza powierzchnia właściwa).
Kosztjest niższa niż w przypadku rur jednościennych-, ale wyższa niż w przypadku rur wielościennych-.
Ta „trasa środka” zapewnia niewielu{{0}rurom ze ściankami wyjątkowe zalety w zastosowaniach średniej--wysokiej-, które dążą do równowagi między wydajnością a kosztami.
4.3 Scenariusze zastosowań
Kilka-przedmieszek z nanorurek węglowych o ściankach jest stosowanych głównie na średnio-i-wysokiej-rynkach wschodzących:
Szybkie-szybkie-ładowanie akumulatorów:Łączą wysoką przewodność elektryczną i stabilność mechaniczną, odpowiednie do układów elektrolitowych.
Elastyczne wyświetlacze:Elastyczność mechaniczna jest lepsza niż w przypadku rur wielościennych- i ma dłuższą trwałość zginania.
Materiały kompozytowe odporne na wysoką-temperaturę:Struktura mieści się w kategorii jedno-i wielościennej-, łącząc w sobie wysoką wytrzymałość i łatwą dyspergowalność.
Katalizator ogniwa paliwowego obsługuje:Wiele katalitycznych miejsc aktywnych może zastąpić katalizatory z metali rzadkich.
Rozdział 5: Jedna tabela, aby wyraźnie zobaczyć różnice między trzema typami przedmieszek nanorurek węglowych
| Wymiar porównawczy | Pojedyncza-przedmieszka w tubie ze ściankami | Kilka-koncentratów w tubach ściennych | Przedmieszka w tubie wielościennej- |
|---|---|---|---|
| Struktura rury węglowej | Pojedyncza warstwa walcowanego grafenu | 2-5 warstw zagnieżdżonych razem | Multiple layers nested together (>5 warstw) |
| Średnica rury węglowej | 1-2 nm | 2-8 nm | 10-100 nm |
| Zawartość rury węglowej w przedmieszce | 1%-6% | 10%-15% | 15%-20% |
| Kwota dodatku w produkcie końcowym | 0.05%-0.2% | 0.5%-2% | 2%-4% |
| Przewodność elektryczna | Najwyższy | Wysoki | Średni |
| Koszt względny | Najwyższy (wartość bazowa) | Średni (około 1/3-1/2) | Najniższy (około 1/10) |
| Trudność dyspersji | Wysoki | Średni | Stosunkowo niski |
| Udział w rynku | ~5% | ~10% | ~80% |
| Obowiązujące scenariusze | Wysokiej klasy elektronika, lotnictwo i kosmonautyka, anoda krzemowa | Szybkie-ładowanie akumulatorów, elastyczne wyświetlacze | Przewodzące tworzywa sztuczne, części samochodowe, pianka EVA |
Rozdział 6: Jak wybrać odpowiedni rodzaj przedmieszki nanorurek węglowych?
Skrócona tabela referencyjna dotycząca zaleceń dotyczących wyboru
| Twój typ produktu | Zalecany typ rury węglowej | Polecany przewoźnik | Typowa kwota dodatku |
|---|---|---|---|
| Antystatyczna podstawka IC | Rurki wielościenne- | PS/ABS/PC | 10-15% |
| Materiał buta z pianki EVA | Rurki wielościenne- | EWA | 10-15% |
| Antystatyczna skrzynia transportowa- | Rurki wielościenne- | PP/PE | 10-20% |
| Samochodowy przewód paliwowy | Rurki wielościenne- | PA12 | 15-20% |
| Element rozpraszający ciepło stacji bazowej 5G | Rurki wielo-ścienne + kompozyt grafenowy | PA6 | 20-40% |
| Przezroczysta-folia antystatyczna | Rury jednościenne- | PC/PETG | 0.5-2% |
| Komponent szybkiego-szybkiego-ładowania | Kilka-rurek ze ściankami | PC/ABS | 5-10% |
| Materiał kompozytowy lotniczy | Rury jednościenne- | Żywica epoksydowa/wysoko-wydajna | 0.1-1% |
Rozdział 7: Zalety Shandong Tanfeng
Jako producent nanorurek węglowych nasze podstawowe zalety w dziedzinie przedmieszek przewodzących znajdują odzwierciedlenie w:
Po pierwsze, pokrycie wszystkich typów nanorurek węglowych.Jednocześnie opanowaliśmy technologię produkcji jedno-jednościennych, kilku-i wielościennych-nanorurek węglowych i możemy elastycznie zmieniać typy produktów w zależności od potrzeb klienta. Od najwyższej wydajności rur-pojedynczych ścianek po wyjątkowo-wysoką-efektywność- rur wielościennych – zapewniamy kompletną gamę produktów.
Po drugie, precyzyjna kontrola zawartości nanorurek węglowych.Przedmieszki rurowe jednościenne mają zawartość nanorurek węglowych 1%-6%, przedmieszki rurowe wielościenne 15%–20%, a przedmieszki rurowe kilkuścienne 10%–15%. Klienci mogą wybrać odpowiednią specyfikację w zależności od potrzeb aplikacji lub dostosować ją do własnych potrzeb.
Po trzecie, dopasowanie rodzaju nośnika i nanorurki węglowej.Różne nośniki (PP, PA, PC, ABS, EVA itp.) są skoordynowane z różnymi typami nanorurek węglowych, aby uzyskać optymalny efekt dyspersji i przewodności elektrycznej.
Po czwarte, usługa dostosowywania.Niezależnie od tego, czy potrzebujesz najwyższej wydajności rur-pojedynczych ścianek, wyjątkowo-wysokiej-efektywności- rur wielościennych, czy też zrównoważonego wyboru rur o kilku-ściankach, możemy zapewnić rozwiązanie produktowe, które najlepiej pasuje do Twojego scenariusza zastosowania.
Po piąte, wsparcie techniczne aplikacji.Nie sprzedajemy tylko koncentratów; zapewniamy także wsparcie techniczne całego-procesu, od wyboru, przetwarzania po testowanie, pomagając klientom szybko zakończyć wprowadzanie materiałów.
Rozdział 8: Zakończenie
Rodzaj nanorurki węglowej stosowanej w przedmieszkach przewodzących nanorurki węglowe określa pułap wydajności i położenie kosztowe przedmieszki:
Przedmieszka w tubie o pojedynczych-ściankach:Najwyższa wydajność, wyjątkowo mała ilość dodatku, odpowiednia do-wysokiej klasy elektroniki, lotnictwa i innych zastosowań, gdzie jest „niezbędna”.
Kilka-przedmieszek w tubach o ściankach:Stanowi równowagę między wydajnością a kosztami, odpowiedni do zastosowań średniej-{1}}zaawansowanej-, takich jak szybkie-ładowanie akumulatorów i elastyczne wyświetlacze.
Przedmieszka w tubie-wielościennej:Najwyższa-opłacalność, najbardziej dojrzały proces, odpowiadający za ponad 80% udziału w rynku i będący podstawą przewodzących tworzyw sztucznych.
Podstawowa zasada wyboru:Wybierz jedno-ścienne, aby uzyskać najwyższą wydajność, wybierz wielo-wielościenne ze względu na-opłacalność i spójrz na kilka-komórek, aby uzyskać zrównoważony wybór.
Jeśli masz problem z wyborem przedmieszki przewodzącej nanorurki węglowe, skontaktuj się z nami - jako profesjonalny producent. Shandong Tanfeng oferuje pełną serię produktów, w tym produkty jedno-jednościenne, wielo-ścienne i wielo-ścienne, i jest gotowe do współpracy z Tobą w celu znalezienia optymalnego rozwiązania dla Twojego produktu.