V mnohých vyspelých priemyselných a špeciálnych materiálových formuláciách technici často čelia kritickej otázke: dokážu uhlíkové nanorúrky odolať extrémnym prevádzkovým prostrediam? Napríklad vysoko{0}}teplotne odolné nátery okolo leteckých motorov, antikorózne obloženie pre chemické silné kyslé a alkalické reaktory alebo horľavé-materiály pre vysokonapäťové káble-. Ako stabilné sú uhlíkové nanorúrky v prostredí s vysokou teplotou / silnou kyselinou / silnou zásadou? Ak tieto fyzikálno-chemické hranice nie sú jasne pochopené, pridanie nielenže nedosiahne očakávaný výkon, ale môže tiež viesť k vážnym technickým nehodám. Dnes použijeme reálne testovacie údaje na odhalenie skutočného výkonu uhlíkových nanorúrok v extrémnych podmienkach.
Vysoká{0}}teplotná stabilita uhlíkových nanorúriek: Oxidácia je jedinou Achillovou pätou
V prostredí inertného plynu alebo vákua môžu uhlíkové nanorúrky vydržať teploty blížiace sa k 3000 stupňom. Vo vzduchu-obsahujúcom kyslík však oxidačný rozklad začína nad 400 stupňov .
Uhlíkové nanorúrky sa skladajú z čistých uhlíkových-uhlíkových väzieb sp², čo im dodáva mimoriadne vysokú tepelnú stabilitu. V praktických aplikáciách však veľká väčšina prostredí obsahuje kyslík. Kľúčovým faktorom určujúcim odolnosť uhlíkových nanorúriek voči oxidácii vo vzduchu je „hustota defektov“ a „stupeň grafitizácie“ stien rúrok. Amorfné uhlíkové nečistoty a uhlíkové atómy v štruktúrnych defektoch majú vyššiu energiu a sú preferovanými miestami ataku kyslíka pri vysokých teplotách.
| Typ uhlíkovej nanotrubice | Stupeň grafitizácie | Počiatočná oxidačná teplota vzduchu (Ti) | Reziduálna miera pri 800 stupňoch vo vzduchu | Tolerancia teploty v inertnom plyne |
|---|---|---|---|---|
| Surové viacvrstvové-stenové rúrky (nízka čistota) | Nízka | ~350 stupňov | >5% (vysoký obsah popola) | 2000 stupňov |
| Vysoko-multifunkčné{1}}stenové rúry (99 %+) | Relatívne vysoká | ~450 stupňov | <0.5% | 2500 stupňov |
| Jednostenné uhlíkové nanorúrky- | Veľmi vysoká | ~500 stupňov | <0.1% | >2800 stupňov |
(Poznámka: Vyššie uvedené údaje sú založené na štandarde termogravimetrickej analýzy ASTM E1131 s rýchlosťou ohrevu 10 stupňov/min v atmosfére vzduchu.)
Údaje ukazujú, že ak vaša aplikácia zahŕňa prostredie s vysokou{0}}kyslíkom{1}} (ako sú napríklad vysokoteplotné{2}}tepelne vodivé silikónové mazivá alebo plasty spomaľujúce horenie-), musíte vybrať vysoko-uhlíkové nanorúrky s vysokou čistotou, ktoré prešli-tepelným žíhaním. V opačnom prípade materiál začne "prchať" pri teplotách nad 300 stupňov.
Silná kyslá stabilita uhlíkových nanorúriek: Jasný efekt dvojitého-meča
Uhlíkové nanorúrky sú extrémne stabilné v bežných slabých kyselinách. Avšak v silne kyslých podmienkach, ako sú zmiešané kyseliny so zahrievaním, sa uzávery rúrok a defekty stien oxidačne rozrežú, čo spôsobí nezvratné štrukturálne poškodenie.
Pri úprave materiálu často používame zmiešaný roztok koncentrovanej kyseliny sírovej a koncentrovanej kyseliny dusičnej (3:1 objemovo) na „kyslé-premývanie“ uhlíkových nanorúriek na štepenie karboxylových skupín. Ale toto je v podstate deštruktívny proces. Podľa charakterizačnej príručky ISO/TS 11308 dlhodobé ošetrenie silnými kyselinami výrazne znižuje pomer strán uhlíkových nanorúriek, „rozrezáva“ ich na krátke rúrky, čo vedie k podstatnému poklesu výkonu vodivej siete.
| Ponorné prostredie | Podmienky liečby | Zmena priemernej dĺžky | Zmena funkčnej skupiny povrchu | Zmena prahu vodivosti perkolácie |
|---|---|---|---|---|
| 10% zriedená kyselina chlorovodíková (izbová teplota) | 24 hodín | Takmer bez zmeny | Žiadna výrazná zmena | Nezmenené |
| Koncentrovaná kyselina sírová (izbová teplota) | 48 hodín | Mierne skrátené | Veľmi stopové hydroxylové skupiny | Mierne zvýšená |
| Zmes kyseliny (H2SO4:HNO3) pri 80 stupňoch | 2 hodiny | Skrátené o viac ako 70 % | Veľké množstvo karboxylových/karbonylových skupín | Significantly increased (>3 krát) |
Preto, ak váš produkt musí počas výroby prejsť silne kyslými procesmi (ako je úprava v kyslom kúpeli pre určité špeciálne vlákna), priame pridávanie uhlíkových nanorúriek nie je možné. Je potrebné zvážiť kyselinovzdorné náterové vrstvy alebo úpravy postupnosti procesov.
Silná alkalická stabilita uhlíkových nanorúrok: Prekvapivo vynikajúci výkon
Uhlíkové nanorúrky vykazujú extrémne silnú odolnosť voči silnému alkalickému prostrediu. Dokonca aj po dlhodobom-ponorení do vysokoteplotnej koncentrovanej alkálie (ako je 40 % NaOH) sa takmer nerozpadnú ich štruktúrna morfológia a elektrická vodivosť.
Na rozdiel od silných kyselín je uhlíková sieť sp² uhlíkových nanorúrok prirodzene chemicky inertná voči alkalickým roztokom. V chemických antikoróznych náteroch a silných alkalických elektrolytoch batérií (ako sú zinko{2}}vzduchové batérie a niektoré vodné batérie) sú uhlíkové nanorúrky ideálne vodivé plnivá.
| Podmienky testu | Čas ponorenia | Ramanov spektroskopický pomer ID/IG (charakterizácia defektu) | Miera hromadnej straty | Zmena vodivosti |
|---|---|---|---|---|
| 40 % NaOH (izbová teplota) | 720 hodín | Žiadna výrazná zmena | <0.1% | Žiadny rozklad |
| 40% NaOH (80 stupňov) | 120 hodín | Žiadna výrazná zmena | <0.2% | Žiadny rozklad |
| 40 % KOH (izbová teplota) | 720 hodín | Žiadna výrazná zmena | <0.1% | Žiadny rozklad |
To znamená, že v oblasti silných alkalických antikoróznych povlakov{0} môžete s istotou použiť uhlíkové nanorúrky na zlepšenie anti-statickej a tepelnej vodivosti povlaku bez obáv z korózie alebo degradácie materiálu.
Nový materiál Shandong Tanfeng: Dôvera výrobcu zdroja pre vysoko{0}}stabilné uhlíkové nanorúrky
Nový materiál Shandong Tanfeng tým, že zlepšuje stupeň grafitizácie a znižuje hustotu defektov stien rúrok, výrazne zvyšuje odolnosť uhlíkových nanorúrok voči oxidácii a korózii, čo z neho robí preferovaného výrobcu zdrojov pre extrémne prevádzkové podmienky.
Na dosiahnutie maximálneho výkonu uhlíkových nanorúrok vo vysoko-teplotnom alebo korozívnom prostredí je rozhodujúcim faktorom kvalita samotného materiálu. Nový materiál Shandong Tanfeng, vďaka svojej hlbokej procesnej akumulácii, vykazuje významné výhody:
Proces žíhania pri vysokej teplote, zlepšenie odolnosti proti oxidácii:Tanfeng New Material predstavuje patentovaný vysoko{0}}teplotný grafitizačný krok po raste CVD, opravuje defekty mriežky v stenách trubice a zvyšuje počiatočnú oxidačnú teplotu uhlíkových nanorúrok vo vzduchu nad 480 stupňov, čím plne spĺňa požiadavky na vysokoteplotné -vysoko{3}}plasty a tepelne vodivé materiály.
Dokonalé odstránenie nečistôt, zníženie bodov citlivosti na kyseliny/zásady:Shandong Tanfeng, ktorý sa zameriava na amorfné uhlíkové a kovové zvyšky katalyzátora, ktoré sú najviac náchylné na napadnutie v silne kyslom/zásaditom prostredí, využíva viacero čistiacich procesov na stabilnú kontrolu obsahu popola do 0,5 %. Bez nečistôt, ktoré sa „držia späť“, sa úplne uvoľní odolnosť uhlíkových nanorúr proti korózii.
Prispôsobené poveternostné-zloženia:Pre extrémne prevádzkové podmienky poskytuje Shandong Tanfeng nielen vysoko{0}}stabilný prášok, ale ponúka aj predzmesi uhlíkových nanorúrok so špeciálnou povrchovou pasiváciou, ktorá zabraňuje lokálnym reakciám pri spracovaní silnými kyselinami/zásadami a poskytuje spoľahlivé zabezpečenie materiálu pre špičkové-polia, ako je letecký priemysel a chemická-korózia.
Stabilita uhlíkových nanorúriek v extrémnych prostrediach má jasný vzorec: „vynikajúca vysoká-odolnosť voči teplote (bez-kyslíka) / vynikajúca silná odolnosť voči zásadám, ale náchylná na prostredia s vysokou-teplotou kyslíka-a silné kyslé zmiešané zahrievanie.“ Pri výbere materiálov je nevyhnutné ich zosúladiť podľa skutočnej teploty spracovania a chemického prostredia. Ak hľadáte vysoko-kvalitné uhlíkové nanorúrky, ktoré si zachovávajú štrukturálnu stabilitu v náročných prevádzkových podmienkach, nový materiál Shandong Tanfeng je vďaka svojim výrobným výhodám vysokej kryštalinity a nízkych defektov nepochybne zdrojom, ktorému môžete dôverovať.