Dlaczego proszek z pojedynczą-nanorurką węglową jest trudniejszy do rozproszenia niż proszek wielo-ścienny?

Podczas rzeczywistego stosowania proszku nanorurek węglowych wielu inżynierów zajmujących się materiałami napotyka typowy problem: dlaczego jedno-proszek nanorurek węglowych (proszek SWCNT) jest często trudniejszy do uzyskania jednolitej dyspersji niż wielo-proszek nanorurek węglowych (proszek MWCNT), nawet po dodaniu do tego samego rozpuszczalnika, żywicy lub układu zawiesiny?

Na pozór wydaje się, że przyczyną jest po prostu to, że „jednościenne-nanorurki węglowe są cieńsze i bardziej podatne na aglomerację”, ale prawdziwy powód nie jest taki prosty.

Główną przyczyną, dla której jednościenne nanorurki węglowe są trudniejsze do zdyspergowania, jest ich wysoki współczynnik kształtu, mała średnica rurki i duże interakcje w-rurkach, które sprawiają, że SWCNT są bardzo podatne na tworzenie skupień przypominających wiązki-w stanie suchego proszku. Po utworzeniu stabilnych wiązek zwykłe mieszanie bardzo utrudnia ponowne rozdzielenie poszczególnych rurek węglowych.

Niedawne badania po raz kolejny wskazują, że SWCNT w naturalny sposób wykazują oczywiste zjawiska wiązania, a jedną z podstawowych przyczyn są silne oddziaływania van der Waalsa pomiędzy nanorurkami węglowymi. Chociaż tradycyjne ultradźwięki i długotrwałe ścinanie mogą poprawić dyspersję, mogą powodować uszkodzenie rurki węglowej, zużycie energii i problemy z wydajnością przetwarzania.

Dlatego jeśli kupujesz proszek z jednościennych-nanorurek węglowych, nie możesz patrzeć tylko na czystość i średnicę rurki. Należy zwrócić także uwagę na jego długość, stan skupienia, sposób obróbki powierzchni oraz to, czy pasuje do posiadanego systemu dyspersyjnego.

I. Dlaczego jedno-ścienne nanorurki węglowe są trudniejsze do rozproszenia niż wielościenne nanorurki-?

Podstawowym powodem nie jest to, że „jednościenne-z konieczności są trudniejsze do rozproszenia niż wielo-wielościenne”, ale to, że SWCNT są bardziej podatne na tworzenie silnych struktur-podobnych do wiązek, a ponowne-rozproszenie wiązek wymaga przezwyciężenia znaczących interakcji-między rurami.

Chociaż jedno-nanorurki węglowe i wielościenne-nanorurki węglowe należą do jedno-jednowymiarowych nanomateriałów węglowych, ich struktury znacznie się różnią.

SWCNT mają tylko jedną ściankę rury utworzoną przez walcowanie pojedynczej warstwy atomów węgla, podczas gdy MWCNT zazwyczaj składają się z wielu współosiowych warstw grafitu.

W typowych produktach zewnętrzna średnica jedno-nanorurek węglowych ma zazwyczaj zakres od sub-nanometrów do kilku-nanometrów, podczas gdy zewnętrzna średnica wielo-nanorurek węglowych może zazwyczaj sięgać od kilku nanometrów do dziesiątek nanometrów lub nawet więcej; konkretny zakres zależy od specyfikacji produktu.

To, co naprawdę wpływa na dyspersję, to nie sama „liczba ścian”, ale łączny wpływ następujących czynników:

Mniejsza średnica rury

Zwykle bardzo wysoki współczynnik kształtu

Większa powierzchnia na jednostkę masy

Oczywiste interakcje między-rurami van der Waalsa

Skłonność do tworzenia równoległych-wyrównanych struktur wiązek

Skłonny do wtórnej aglomeracji w suchym proszku

Podatne na energię mechaniczną/ultradźwiękową podczas-procesu łączenia

SWCNT wykazują wyraźne przyciąganie między-rurami w roztworze, a ich-jednowymiarowa struktura nadaje interakcjom między{{2}rurami silną lokalną charakterystykę adsorpcji.

Zatem prawdziwym pytaniem nie jest: „Dlaczego SWCNT nie rozpuszczają się łatwo?” ale raczej: „Jak ponownie-zdysocjować-już utworzone wiązki SWCNT i utrzymać stabilność zdysocjowanych pojedynczych rurek węglowych?”

Jest to najważniejszy problem inżynieryjny w przypadku jednościennej-dyspersji nanorurek węglowych.

II. Najtrudniejszym aspektem proszku nanorurki węglowej o pojedynczych-ściennych ściankach jest w rzeczywistości „łączenie”

W przypadku SWCNT największą przeszkodą w dyspersji często nie są pojedyncze rury węglowe, ale to, że wiele rur węglowych utworzyło już stabilne wiązki.

Wyobraźmy sobie pojedynczą-nanorurkę węglową o średnicy około 1 nm i długości kilku mikrometrów.

To nie jest zwykła „cząstka”.

Przypomina bardziej cienkie i niezwykle długie włókno w nanoskali.

Gdy jednocześnie istnieje duża liczba SWCNT, podlegają one następującym zjawiskom w wyniku interakcji powierzchniowych: pojedyncza rura → mała wiązka → duża wiązka →-trójwymiarowy aglomerat

Proces ten jest szczególnie widoczny w przypadku suchego proszku.

Niedawne badania bezpośrednio przypisują naturalne wiązanie SWCNT silnym interakcjom van der Waalsa i wskazują, że tradycyjne ultradźwięki i długotrwałe ścinanie zazwyczaj wymagają dużej energii, aby osiągnąć-rozwiązanie.

Dlatego to, co inżynierowie postrzegają jako „nierozpraszający się proszek”, często w rzeczywistości jest:

Ciecz przedostała się na zewnętrzne obrzeże aglomeratu, ale tak naprawdę nie otworzyła wewnętrznych wiązek SWCNT.

III. Dlaczego nanorurki węglowe wytwarzają między sobą tak silne przyciąganie?

Oddziaływania van der Waalsa pomiędzy nanorurkami węglowymi są jedną z podstawowych przyczyn aglomeracji CNT, a duża powierzchnia właściwa i duża długość styku dodatkowo wzmacniają ten problem.

Powierzchnia nanorurki węglowej składa się głównie z atomów węgla należących do typowej struktury węgla sp².

Kiedy dwie nanorurki węglowe zbliżają się do siebie, powstają między nimi interakcje van der Waalsa.

Gdyby stykały się tylko dwie zwykłe kuliste cząstki, powierzchnia kontaktu byłaby stosunkowo ograniczona.

Ale CNT to smukłe struktury jednowymiarowe.

Jeśli dwie rurki węglowe są ułożone równolegle, mogą tworzyć: Liniowy, ciągły kontakt o dużej-powierzchni.

Z tego też powodu duża powierzchnia właściwa nanorurek CNT jest zarówno zaletą, jak i trudnością w dyspersji.

Istniejące badania wskazują, że duża powierzchnia właściwa nanorurek CNT jest korzystna dla generowania oddziaływań międzyfazowych z matrycą, ale jednocześnie zwiększa skłonność do przyciągania i aglomeracji pomiędzy nanocząstkami.

Dlatego:

Podane tutaj wartości są typowymi zakresami inżynieryjnymi używanymi do zrozumienia różnic strukturalnych, a nie ujednoliconymi specyfikacjami dla wszystkich produktów.

IV. Dlaczego wysoki współczynnik kształtu SWCNT zwiększa trudność dyspersji?

Wysoki współczynnik kształtu oznacza, że ​​poszczególne SWCNT są bardzo długie i bardzo cienkie, co czyni je podatnymi na splatanie się ze sobą i tworzenie ciągłych sieci kontaktów między-rurami.

Proporcje można po prostu rozumieć jako: długość ÷ średnica rury

Załóżmy, że SWCNT:

Średnica rurki: 1 nm

Długość: 1 μm

Wtedy współczynnik kształtu wynosi: 1000:1

Jeżeli długość osiągnie 5 μm: 5000:1

To zupełnie co innego niż zwykłe cząstki w skali mikronowej-.

Wysoki współczynnik proporcji przynosi dwa rezultaty:

Po pierwsze, skłonni do łączenia się ze sobą

W stanie suchego proszku wiele rur węglowych może przeplatać się i zachodzić na siebie.

Po drugie, jest bardziej podatny na tworzenie-sieciowych aglomeracji

Jedna rura może jednocześnie stykać się z wieloma rurkami, stopniowo tworząc strukturę przypominającą „pajęczynę”.

Dlatego nawet jeśli dyspergator może zwilżyć powierzchnię CNT, nie oznacza to, że cała struktura aglomeratu może zostać natychmiast rozwiązana.

V. Dlaczego proszek z pojedynczą-węglową nanorurką „wygląda na bardzo mały”, ale w rzeczywistości jest bardzo trudny do rozproszenia?

Typową cechą SWCNT jest to, że małe ilości dodatku mogą tworzyć oczywiste struktury sieciowe, co oznacza również, że niewielka ilość proszku może powodować oczywiste efekty aglomeracji i zagęszczania.

Jest to szczególnie widoczne w przypadku zawiesin CNT-o wysokim stężeniu.

Na przykład, jeśli SWCNT zostaną dodane do układu płynnego: 0,1% wag. → 1% wag. → 3% wag.

Wraz ze wzrostem stężenia znacznie wzrasta prawdopodobieństwo kolizji pomiędzy rurami węglowymi.

Po przekroczeniu określonego systemu-limitu rozproszenia mogą wystąpić następujące zdarzenia:

Szybki wzrost lepkości

Zmniejszona płynność

Czarne aglomerowane cząstki

Sedymentacja/pływanie

Trudności z filtracją

Wady powłoki

Badania pokazują, że SWCNT są znacznie ograniczone przez łączenie ich w wyższe stężenia; funkcjonalizacja może rozwiązać ten problem, ale jej działanie jest ściśle związane z rozpuszczalnikiem, grupami powierzchniowymi i stężeniem.

Dlatego nie można po prostu założyć, że: „Im mniejsza ilość dodatku, tym łatwiejsza dyspersja”.

Jeżeli same rurki węglowe utworzyły już bardzo stabilne aglomeraty suchego proszku, to nawet jeśli końcowa dodana ilość wynosi tylko 0,1%, mogą pojawić się widoczne „rybie-oko” lub aglomeraty ziarniste.

VI. Dlaczego wielo-ścienne nanorurki węglowe są czasami łatwiejsze do rozproszenia?

MWCNT nie są z natury „łatwe do rozproszenia”, ale struktura i postać produktu niektórych wielo-ściennych nanorurek węglowych ułatwiają osiągnięcie makroskopowej jednolitej dyspersji poprzez mechaniczne ścinanie w określonych układach.

Jest to problem, który łatwo jest źle zrozumieć.

Nie można tego po prostu powiedzieć: MWCNT są łatwe do rozproszenia, SWCNT są trudne do rozproszenia.

Bardziej dokładne stwierdzenie jest następujące: w wielu powszechnych preparatach przemysłowych niektóre produkty MWCNT mogą łatwiej osiągnąć „makroskopijną jednolitą dyspersję”, podczas gdy SWCNT często nadal wymagają dalszego rozwiązania problemu „dysocjacji wiązek”.

Na przykład:

Badania nad dyspersją MWCNT pokazują również, że zachowanie agregacji i sedymentacji MWCNT jest kontrolowane przez wiele czynników, w tym siły van der Waalsa, siły elektrostatyczne, zawadę przestrzenną i interakcje hydrofobowe.

Dlatego wielościenne-nanorurki węglowe również nie są „materiałami-łatwymi-rozproszenia”; po prostu okno dyspersji może się różnić dla konkretnych produktów.

VII. Jak dokładnie należy zdefiniować „dyspersję” proszku nanorurek węglowych?

Prawdziwa dyspersja nie oznacza „czarnego wyglądu po dodaniu cieczy”, ale raczej nanorurki węglowe osiągające w docelowym systemie wystarczająco jednolity, stabilny stan, który spełnia końcowe wymagania dotyczące wydajności.

Jest to bardzo ważny punkt przy zakupie proszku nanorurek węglowych.

Wiele eksperymentów wykazuje taką sytuację: Mieszaj przez 10 minut → Jednolita czerń → Uznaj, że dyspersja zakończyła się pomyślnie.

Ale po odstawieniu na 24 godziny: Górna warstwa staje się przejrzysta → Na dnie pojawia się osad.

Oznacza to, że system zakończył jedynie krótkotrwałe-mieszanie makroskopowe i nie utworzył stabilnej dyspersji.

Dlatego oceny można dokonywać na trzech poziomach:

1. Jednolitość makroskopowa

Czy są widoczne cząstki, kłaczki i sedymentacja?

2. Mikroskopijna dyspergowalność

Czy rury węglowe są pojedyncze, w małych wiązkach czy-wiązkach na dużą skalę-jak aglomeraty?

3. Długoterminowa-stabilność

Czy po 24 godzinach, 7 dniach lub nawet dłużej system jest nadal stabilny?

Naprawdę wartościowe rozwiązanie w zakresie dyspersji nanorurek węglowych musi uwzględniać wszystkie trzy poziomy jednocześnie.

VIII. Dlaczego ultradźwięki mogą rozproszyć SWCNT, ale nie można ich używać w nieskończoność?

Ultradźwięki mogą zapewnić wystarczającą energię mechaniczną do rozbicia aglomeratów CNT, ale nadmierne ultradźwięki mogą skrócić rury węglowe, wprowadzić defekty lub zmienić ostateczną wydajność.

Jest to również najczęstszy problem „stopnia” w procesie dyspersji SWCNT.

Działanie ultradźwięków można po prostu zrozumieć jako: kawitacja ultradźwiękowa → lokalne silne ścinanie → pękanie aglomeratu → rurki węglowe stopniowo-rozwiązują się

Problem polega jednak na tym, że jeśli energia jest niewystarczająca, → aglomeraty nie otwierają się. Jeśli energia jest zbyt wysoka lub czas jest zbyt długi → Rury węglowe mogą ulec uszkodzeniu mechanicznemu.

Do oddzielania- SWCNT można zastosować tradycyjne ultradźwięki lub długotrwałe ścinanie, ale może to powodować problemy, takie jak wysokie zużycie energii, koszty przetwarzania i uszkodzenie rury węglowej.

Dlatego w rzeczywistej produkcji ważniejsze jest: znalezienie równowagi pomiędzy „wydajnością- łączenia” a „utrzymaniem długości rury węglowej”.

IX. Dlaczego dyspergatory mogą pomóc w rozproszeniu jedno-nanorurek węglowych o ściankach?

Podstawową funkcją dyspergatora jest ustanowienie nowych oddziaływań stabilizujących na powierzchni nanorurki węglowej, zmniejszając tendencję-ponownej agregacji rurek.

Biorąc za przykład systemy wodne, typowe podejścia obejmują:

Anionowe środki powierzchniowo czynne

Nie-jonowe środki powierzchniowo czynne

Dyspergatory polimerowe

Cząsteczki amfifilowe

Specjalna powłoka polimerowa

Na przykład środki powierzchniowo czynne, takie jak SDS, mogą adsorbować się na powierzchni SWCNT, tworząc bardziej oczywiste odpychanie elektrostatyczne pomiędzy rurkami węglowymi, pomagając w ten sposób utrzymać stan dyspersji. W powiązanych badaniach zaobserwowano również wpływ stężenia środka powierzchniowo czynnego, stężenia soli i ładunku powierzchniowego na stany agregacji SWCNT.

Ale dyspergatory nie są lepsze w większych ilościach.

Nadmiar dyspergatora może spowodować:

Zwiększona pozostałość

Zwiększona piana

Zmiany lepkości

Wpływ na parametry elektrochemiczne

Późniejsze problemy z powlekaniem/schnięciem

Dlatego dyspergatory należy projektować łącznie z nanorurkami węglowymi, rozpuszczalnikami i preparatem końcowym.

X. Dlaczego różne rozpuszczalniki mają tak różny wpływ na dyspersję nanorurek węglowych o pojedynczych-ścienkach?

Ponieważ to, czy nanorurki węglowe mogą się stabilnie rozproszyć, zależy zasadniczo od równowagi między dwoma rodzajami interakcji: „rurą węglową-rozpuszczalnikiem” i „rurą węglową-rurą węglową”.

Jeśli rozpuszczalnik ma dobrą kompatybilność z powierzchnią CNT: oddziaływania CNT-rozpuszczalnika wzmacniają się, podczas gdy tendencja CNT-CNT do-ponownej agregacji maleje, dzięki czemu dyspersja jest łatwiejsza do stabilizacji.

I odwrotnie, jeśli rozpuszczalnik nie pasuje do CNT, interakcje CNT-CNT > interakcje CNT-rozpuszczalnika, co ułatwia ponowną-aglomerację.

Badania wykazały, że stabilność dyspersji SWCNT w różnych układach rozpuszczalników organicznych może się znacznie różnić; na przykład układy mieszane DMF/NMP wykazały wyższą stabilność niż pojedyncze rozpuszczalniki w określonych warunkach doświadczalnych.

Dlatego nie można po prostu zapytać: „Czy jednościenne-nanorurki węglowe mogą być rozproszone w takim-i-takim rozpuszczalniku?”

Bardziej dokładnym pytaniem powinno być: „W jakim stężeniu, w jakim rozpuszczalniku, z jakim dyspergatorem i w jakich warunkach ścinania SWCNT mogą utrzymać stabilną dyspersję?”

XI. Dlaczego jedno-ścienne nanorurki węglowe są szczególnie trudne do zdyspergowania w układach wodnych?

Nieskazitelne powierzchnie SWCNT mają zazwyczaj silne właściwości hydrofobowe, podczas gdy woda jest ośrodkiem silnie polarnym. Dlatego nieskazitelne SWCNT w czystej wodzie zazwyczaj bardzo trudno jest w naturalny sposób utworzyć stabilną dyspersję pojedynczych rurek.

Dlatego też w przypadku wodnych zawiesin nanorurek węglowych zazwyczaj należy wziąć pod uwagę:

Dyspergatory

Modyfikacja powierzchni

pH

Siła jonowa

Wysokie ścinanie

Ultradźwięk

Stabilizatory polimerowe

i inne czynniki.

Warto zaznaczyć, że stężenie soli wpływa również na stabilność dyspersji.

Badania wykazały, że po dodaniu soli SWCNT-powlekane środkiem powierzchniowo czynnym wykazują ekranowanie ładunku, co może prowadzić do agregacji; i efekt ten może również wykazywać zależność od średnicy lub nawet chiralności.

Dlatego też, jeśli klient potrzebuje wodnej jednościennej dyspersji nanorurek węglowych, nie może po prostu kupić „proszku SWCNT” i bezpośrednio dodać wody.

XII. Czy funkcjonalizowane jedno-nanorurki węglowe o ściankach są łatwiejsze do rozproszenia?

Zwykle mogą poprawić dyspersję w określonych systemach, ale funkcjonalizacja nie oznacza, że ​​jest lepsza we wszystkich przypadkach.

Wprowadzenie grup polarnych na powierzchnię CNT poprzez utlenianie lub inne metody chemiczne może poprawić jego interakcję z niektórymi polarnymi rozpuszczalnikami lub polimerami.

Zaletami takich metod są: Zmiana powierzchni CNT → Poprawa kompatybilności z ośrodkiem → Ograniczenie ponownej-aglomeracji

Ale istnieje również ważny problem: funkcjonalizacja może zmienić pierwotną strukturę węglową sp² nanorurek węglowych.

Powiązane badania wskazują, że chociaż chemiczna obróbka powierzchni może poprawić stabilność dyspersji CNT, nadmierna obróbka chemiczna może zniszczyć część wewnętrznej struktury i wpłynąć na właściwości mechaniczne i elektryczne.

Tak więc w przypadku SWCNT, które muszą zachować wysoką przewodność lub specjalne właściwości optoelektroniczne: „łatwiejsze do rozproszenia” niekoniecznie oznacza „lepszą wszechstronną wydajność”.

XIII. Jak dokładnie należy porównać trudność dyspersji proszku nanorurek węglowych o pojedynczej-ściennej i wielo-ściennej ściance?

Z punktu widzenia „rozdzielenia-powiązania” SWCNT zazwyczaj wymagają bardziej wyrafinowanych procesów dyspersji; z punktu widzenia „aglomeracji makroskopowej” zarówno SWCNT, jak i MWCNT mają oczywiste problemy z aglomeracją.

Oceny w gwiazdkach są względnymi wskazówkami technicznymi, a nie ujednoliconymi standardami testowania; rzeczywiste wyniki mogą się znacznie różnić w zależności od długości produktu, średnicy rury, czystości, obróbki powierzchni i medium.

XIV. Dlaczego ta sama-ścienna nanorurka węglowa może mieć zupełnie inny efekt dyspersji od różnych producentów?

O skuteczności dyspersji nanorurek węglowych decyduje nie tylko nazwa produktu „SWCNT”; Równie ważna jest struktura proszku i proces produkcji.

Na przykład dwóch producentów etykietuje: SWCNT Czystość Większa lub równa 99%

Jednak rzeczywiste efekty dyspersji mogą być zupełnie inne.

Ponieważ należy wziąć pod uwagę również następujące kwestie:

Dlatego „SWCNT o-wysokiej czystości” nie jest równoznaczny z „SWCNT o najlepszym-dyspergowaniu”.

W przypadku konkretnych zastosowań bardziej znaczące są: Wysoka czystość + Odpowiednia długość + Odpowiedni stan powierzchni + Odpowiednia morfologia proszku + Dopasowany proces dyspersji.

XV. Jak poprawić efekt dyspersji proszku nanorurki węglowej o pojedynczych-ściennych ściankach?

Najskuteczniejszą metodą nie jest po prostu wydłużenie czasu mieszania, ale jednoczesna optymalizacja stanu proszku, ośrodka dyspersyjnego, środka dyspergującego i poboru energii mechanicznej.

Można zastosować następujące podejście:

Krok 1: Potwierdź specyfikacje nanorurek węglowych

Najpierw potwierdź:

Średnica rury

Długość

Czystość

Stan powierzchni

Czy funkcjonalizowane

Krok 2: Określ ośrodek dyspersyjny

Wyjaśnij, czy jest to:

Woda

NMP

DMF

Etanol

Izopropanol

Roztwór żywicy

Inne rozpuszczalniki organiczne

Krok 3: Wybierz dyspergator

Wybierz odpowiedni typ w zależności od systemu:

Środki powierzchniowo czynne

Dyspergatory polimerowe

Cząsteczki amfifilowe

Krok 4: Optymalizacja ścinania

Można łączyć:-zwilżanie wstępne → ścinanie-z dużą szybkością → ultradźwięki → dojrzewanie z małą-prędkością, zamiast rozpoczynać od długotrwałego działania ultradźwięków.

Krok 5: Oceń stabilność

Przynajmniej przestrzegaj:

Początkowa wielkość cząstek/stan skupienia

Lepkość

Osadzanie

Supernatant

Stabilność przechowywania

Dopiero wtedy można ocenić, czy problem dyspersji rzeczywiście został rozwiązany, czy też aglomeraty uległy jedynie chwilowemu rozbiciu.

XVI. Dlaczego producenci-jednościennych nanorurek węglowych powinni także skupiać się na „wydajności dyspersji”?

Ponieważ dla wielu klientów ostatecznym celem zakupu SWCNT nie jest zdobycie worka z proszkiem, ale uzyskanie nanomateriału, który może wejść do preparatu i stabilnie działać.

Zwłaszcza do następujących zastosowań:

Środki przewodzące do baterii litowych

Elastyczna elektronika

Przezroczyste folie przewodzące

Czujniki

Przewodzące materiały kompozytowe

Polimery-wysokowydajne

Materiały ekranujące EMI

Materiały optoelektroniczne

To, co naprawdę wpływa na decyzje klientów dotyczące zakupów, często nie polega na tym, że: „Jaka jest czystość tego SWCNT?”

A raczej: „Czy po dodaniu go do mojego systemu może się on stabilnie rozproszyć?”

Dlatego producent proszku nanorurek węglowych z możliwością zastosowania, oprócz kontrolowania samych rurek węglowych, musi także znać: proszek → dyspersja → zawiesina → powlekanie/formowanie → wydajność końcowa-całego łańcucha.

XVII. Jako producent proszku nanorurek węglowych, w jaki sposób Shandong Tanfeng pomaga klientom rozwiązywać problemy z dyspersją SWCNT?

Shandong Tanfeng koncentruje się bardziej na dopasowywaniu specyfikacji nanorurek węglowych do systemów zastosowań klientów, a nie tylko na dostarczaniu ujednoliconego modelu proszku nanorurek węglowych o pojedynczych-ściennych ściankach.

W przypadku klientów chcących kupić SWCNT dopasowanie produktu można przeprowadzić w oparciu o następujące parametry:

Średnica rury:Różne średnice rurek wpływają na powierzchnię właściwą, strukturę elektronową i zachowanie dyspersji.

Długość:Długość wpływa bezpośrednio na współczynnik kształtu, tendencję do splątania i reologię zawiesiny.

Czystość:Specyfikacje produktów są kontrolowane zgodnie z wymaganiami klienta dotyczącymi wydajności materiałów elektronicznych, elektrochemicznych lub kompozytowych.

Stan powierzchni:W przypadku różnych mediów można ocenić:

Nieskazitelny SWCNT

Funkcjonalny SWCNT

Specyficzna powierzchnia- SWCNT poddana obróbce

Stan proszku:Skoncentruj się na aglomeracji suchego proszku, stabilności podczas przechowywania i późniejszym trudnościach z-deaglomeracją.

Dopasowanie aplikacji:Jako producent proszku nanorurek węglowych firma Shandong Tanfeng może przeprowadzić ukierunkowane dopasowywanie specyfikacji nanorurek węglowych do systemów wodnych, na bazie oleju-, rozpuszczalników organicznych, żywic i materiałów kompozytowych klienta.

Oznacza to, że klienci nie muszą po prostu wybierać pomiędzy: „0,8 nm czy 1,2 nm?”

Można jednak wziąć pod uwagę ogólnie: średnicę rury + długość + czystość + stan powierzchni + system dyspersji.

XVIII. Jakie pytania należy zadać producentom przy zakupie proszku z nanorurek węglowych o pojedynczych-ściennych ściankach?

Jeśli produkt końcowy ma wymagania dotyczące stabilności dyspersji, podczas wyceny najlepiej zapytać zarówno o parametry strukturalne produktu, jak i dane związane z-aplikacją.

Zaleca się zadać przynajmniej:

Jaka jest średnia średnica rury SWCNT?

Jaki jest zakres długości?

Jak bada się czystość węgla?

Jaka jest zawartość zanieczyszczeń metalicznych?

Czy podano dane Ramana?

Czy dostarczane są dane TGA?

Czy dostępna jest charakterystyka TEM/SEM?

Czy proszek został poddany specjalnej obróbce suszącej?

Czy istnieją przypadki z dyspersją wodną?

Czy istnieją dane dotyczące dyspersji w NMP/DMF i innych systemach?

Jaki jest zalecany środek dyspergujący?

Jakie są zalecane warunki ścinania/ultradźwięków?

Czy można dostarczyć próbki do faktycznego przetestowania receptury?

Zwłaszcza nie pytaj tylko: „Jaka jest czystość SWCNT?”

Co ważniejsze, zapytaj: „W jaki sposób zaleca się rozproszenie tego SWCNT w moim systemie docelowym?” To jest pytanie, które naprawdę może zmniejszyć koszty prób-i-badań i rozwoju.

XIX. Często zadawane pytania dotyczące dyspersji proszku nanorurek węglowych o pojedynczych-ścienkach

1. Dlaczego jednościenne-nanorurki węglowe są podatne na aglomerację?

Ponieważ SWCNT mają wysokie współczynniki kształtu i silne interakcje między-rurami van der Waalsa, co czyni je podatnymi na tworzenie struktur przypominających wiązki. Niedawne badania po raz kolejny potwierdzają, że naturalne wiązanie SWCNT jest jednym z głównych wyzwań w przetwarzaniu ich rozwiązań.

2. Czy jedno-ścienne nanorurki węglowe są koniecznie trudniejsze do rozproszenia niż wielo-nanorurki węglowe?

Niekoniecznie, ale SWCNT rzeczywiście wykazują bardziej oczywiste trudności w łączeniu i rozdzielaniu-w wielu systemach. Konkretne wyniki są również związane z długością, średnicą rury, obróbką powierzchni, czystością i medium.

3. Czy ultradźwięki mogą rozwiązać aglomerację SWCNT?

Może poprawić aglomerację, ale należy kontrolować czas i energię ultradźwięków. Nadmierna obróbka może wpłynąć na długość i strukturę rury węglowej.

4. Czy SWCNT można dodawać bezpośrednio do wody?

Nieskazitelne SWCNT zazwyczaj nie mogą utworzyć-długoterminowej, stabilnej dyspersji w pojedynczych rurkach w wodzie poprzez samo proste mieszanie. Zwykle wymagane są dyspergatory, modyfikacja powierzchni lub inne metody stabilizacji.

5. Czy więcej dyspergatorów jest lepszych?

Nie. Dyspergatory muszą zapewniać wystarczające pokrycie powierzchni i efekty stabilizacji, unikając jednocześnie nadmiernego wpływu dyspergatora na przewodność, działanie elektrochemiczne lub późniejsze przetwarzanie.

6. Dlaczego właśnie rozproszone SWCNT ponownie aglomerują po jednym dniu?

Ponieważ początkowa dyspersja mechaniczna niekoniecznie niszczy wszystkie stabilne struktury wiązek, a interakcje z zawadą elektrostatyczną, van der Waalsa, hydrofobową i przestrzenną w systemie będą w sposób ciągły zmieniać stan aglomeracji.

7. Czy funkcjonalizowane SWCNT są koniecznie łatwiejsze do rozproszenia?

Zwykle pomagają poprawić dyspersję w określonych układach polarnych, ale mogą jednocześnie zmieniać wewnętrzną strukturę i działanie nanorurek CNT, dlatego ocenę należy połączyć z ostatecznym zastosowaniem.

Pojedyncze-nanorurki węglowe o ściankach są trudne do rozproszenia-Naprawdę trudne jest-łączenie, a nie „zwilżanie”

Proszek jednościennych nanorurek węglowych jest trudniejszy do zdyspergowania niż wiele-proszków wielościennych nanorurek węglowych. Podstawowy problem można podsumować w następujący sposób: Wysoki współczynnik kształtu, mała średnica rurki i znaczące interakcje między-rurami van der Waalsa sprawiają, że SWCNT są niezwykle podatne na tworzenie stabilnych struktur aglomeratów-podobnych do wiązek.

Dlatego rozwiązanie problemu dyspersji SWCNT nie może polegać wyłącznie na: „Dodaj trochę więcej rozpuszczalnika + mieszaj trochę dłużej”.

Bardziej rozsądne podejście to: wybierz odpowiednie specyfikacje SWCNT → Kontroluj stan aglomeracji proszku → Wybierz pasujący ośrodek dyspersyjny → Optymalizuj środek dyspergujący → Kontroluj energię ścinania/ultradźwięków → Sprawdź-długoterminową stabilność.

W przypadku zakupu proszku nanorurek węglowych wyjaśnia to również, dlaczego wszystkie produkty oznaczone jako „jednościenne nanorurki węglowe” mogą wykazywać zupełnie inne efekty dyspersji po wprowadzeniu tej samej receptury.

Jako producent proszku nanorurek węglowych firma Shandong Tanfeng może dopasować produkty w zakresie średnicy rurki SWCNT, długości, czystości, stanu powierzchni i systemu aplikacji, a także zapewnić ukierunkowany wybór i zalecenia dotyczące dyspersji zgodnie ze specyficznymi dla klienta systemami wodnymi, na bazie oleju-, rozpuszczalnikami organicznymi lub polimerami.

Jeśli Twoim celem nie jest po prostu zakup proszku SWCNT, ale ostateczne otrzymanie materiałów nanorurek węglowych o niskiej aglomeracji, łatwej dyspersji i stabilności partii, wówczas włączenie „wydajności dyspersji” do specyfikacji produktu na etapie zamówienia jest skuteczniejsze niż wielokrotne dostosowywanie receptury po otrzymaniu proszku.