Prečo sa prášok z jednoduchých-uhlíkových nanotrubičiek s jednou stenou rozptýli ťažšie ako prášok s viacerými stenami-?

Pri skutočnom používaní prášku z uhlíkových nanorúrok sa mnoho materiálových inžinierov stretáva s typickým problémom: Prečo je často ťažšie dosiahnuť rovnomernú disperziu prášku z jednostenných uhlíkových nanorúrok (prášok SWCNT) ako prášku z viacstenných uhlíkových nanorúrok (prášok MWCNT), a to aj vtedy, keď sa pridá do rovnakého systému rozpúšťadla, živice alebo suspenzie?

Na prvý pohľad sa zdá, že dôvodom je jednoducho to, že „jednostenné uhlíkové nanorúrky sú jemnejšie a náchylnejšie na aglomeráciu“, ale skutočný dôvod nie je taký jednoduchý.

Jadrom toho, prečo sa jednostenné uhlíkové nanorúrky ťažšie rozptýlia, je ich vysoký pomer strán, malý priemer rúrky a veľké{1}}interakcie medzi rúrkovými kontaktmi, vďaka ktorým sú SWCNT veľmi náchylné na vytváranie zhlukov podobných-zhlukov v stave suchého prášku. Akonáhle sa vytvoria stabilné zväzky, bežné miešanie veľmi sťaží opätovné oddelenie jednotlivých uhlíkových trubíc.

Nedávny výskum opäť poukazuje na to, že SWCNT prirodzene vykazujú zjavné spájacie javy, pričom jedným zo základných dôvodov sú silné van der Waalsove interakcie medzi uhlíkovými nanorúrkami. Hoci tradičný ultrazvuk a predĺžené strihanie môžu zlepšiť disperziu, môžu spôsobiť poškodenie uhlíkových trubíc, spotrebu energie a problémy s účinnosťou spracovania.

Ak teda kupujete prášok z jednostenných uhlíkových nanorúriek, nemôžete sa pozerať len na čistotu a priemer trubice. Tiež by ste mali venovať pozornosť jeho dĺžke, stavu aglomerácie, spôsobu povrchovej úpravy a či zodpovedá vášmu rozptylovému systému.

I. Prečo sa jednotlivé-stenové uhlíkové nanorúrky rozptýlia ťažšie ako viac-stenové uhlíkové nanorúrky?

Základným dôvodom nie je to, že „jednostenné{0}}je nevyhnutne náročnejšie na rozptýlenie ako viac{1}}stenové“, ale skutočnosť, že SWCNT sú náchylnejšie na vytváranie silných zväzkov{2}}štruktúr a opätovné{3}}rozloženie zväzkov si vyžaduje prekonanie významných interakcií medzi-rúrkami.

Hoci jednostenné uhlíkové nanorúrky a viacstenné uhlíkové nanorúrky patria- k jednorozmerným uhlíkovým nanomateriálom, ich štruktúry sa výrazne líšia.

SWCNT majú iba jednu stenu rúrky vytvorenú valcovaním jednej vrstvy atómov uhlíka, zatiaľ čo MWCNT zvyčajne pozostávajú z viacerých koaxiálnych grafitových vrstiev.

V bežných produktoch je vonkajší priemer jednostenných uhlíkových nanorúrok -typicky v rozsahu sub{1}}nanometrov až niekoľkých{2}}nanometrov, zatiaľ čo vonkajší priemer viac{3}}stenových uhlíkových nanorúrok môže zvyčajne dosahovať niekoľko nanometrov až desiatok nanometrov alebo dokonca viac; konkrétny rozsah závisí od špecifikácie produktu.

To, čo skutočne ovplyvňuje rozptyl, nie je samotný „počet stien“, ale kombinovaný účinok nasledujúcich faktorov:

Menší priemer trubice

Typicky veľmi vysoký pomer strán

Väčší povrch na jednotku hmotnosti

Zjavné inter{0}}rúbkové van der Waalsove interakcie

Náchylné na vytváranie paralelných{0}}zarovnaných zväzkových štruktúr

Sklon k sekundárnej aglomerácii v suchom prášku

Citlivé na mechanickú/ultrazvukovú energiu počas procesu rozdeľovania{0}}zväzkov

SWCNT vykazujú zjavnú medzirúrkovú príťažlivosť v roztoku a ich-jednorozmerná štruktúra dáva medzirúrkovým interakciám silné lokálne adsorpčné charakteristiky.

Skutočná otázka teda neznie: "Prečo sa SWCNT nerozpúšťajú ľahko?" ale skôr: "Ako znovu{0}}odpojíte už{1}}vytvorené zväzky SWCNT a udržíte jednotlivé oddelené uhlíkové rúrky stabilné?"

Toto je najzákladnejší technický problém v disperzii jednostenných uhlíkových nanorúriek-.

II. Najťažším aspektom prášku z jedno-stenových uhlíkových nanotrubičiek je v skutočnosti „spájanie“

V prípade SWCNT nie sú najväčšou prekážkou rozptylu jednotlivé uhlíkové rúrky, ale skutočnosť, že viaceré uhlíkové rúrky už vytvorili stabilné zväzky.

Predstavte si jednostennú uhlíkovú nanorúrku s priemerom približne 1 nm a dĺžkou niekoľkých mikrometrov.

Nie je to obyčajná „častica“.

Je to skôr ako extrémne jemné, extrémne dlhé vlákno nanometrov.

Ak súčasne existuje veľké množstvo SWCNT, v dôsledku povrchových interakcií podliehajú nasledujúcim: Jedna trubica → Malý zväzok → Veľký zväzok → Troj-rozmerný aglomerát

Tento proces je zrejmý najmä pri suchom prášku.

Nedávny výskum priamo pripisuje prirodzené zhlukovanie SWCNT silným van der Waalsovým interakciám a poukazuje na to, že tradičný ultrazvuk a dlhodobé strihanie si zvyčajne vyžadujú vysokú energiu na dosiahnutie oddelenia-.

Preto to, čo inžinieri vidia ako „prášok, ktorý sa nerozptýli“, je často v skutočnosti:

Kvapalina sa dostala na vonkajší okraj aglomerátu, ale neotvorila skutočne vnútorné zväzky SWCNT.

III. Prečo uhlíkové nanorúrky vytvárajú medzi sebou takú silnú príťažlivosť?

Van der Waalsove interakcie medzi uhlíkovými nanorúrkami sú jednou zo základných príčin aglomerácie CNT a vysoký špecifický povrch a veľká kontaktná dĺžka tento problém ďalej zosilňujú.

Povrch uhlíkových nanorúrok sa skladá hlavne z atómov uhlíka, ktoré patria k typickej uhlíkovej štruktúre sp².

Keď sa dve uhlíkové nanorúrky priblížia k sebe, vznikajú medzi nimi van der Waalsove interakcie.

Ak by sa dotýkali len dve obyčajné guľovité častice, kontaktná plocha by bola relatívne obmedzená.

CNT sú však štíhle jedno{0}}dimenzionálne štruktúry.

Ak sú dve uhlíkové trubice usporiadané paralelne, môžu vytvárať: Lineárny, súvislý, veľkoplošný-kontakt.

To je tiež dôvod, prečo je vysoká špecifická plocha povrchu CNT výhodou aj problémom s disperziou.

Existujúci výskum poukazuje na to, že veľká špecifická povrchová plocha CNT je prospešná pre vytváranie medzifázových interakcií s matricou, ale zároveň zvyšuje aj tendenciu príťažlivosti a aglomerácie medzi nanočasticami.

Preto:

Hodnoty sú typické technické rozsahy používané na pochopenie štrukturálnych rozdielov, nie jednotné špecifikácie pre všetky produkty.

IV. Prečo vysoký pomer strán SWCNT zvyšuje obtiažnosť rozptylu?

Vysoký pomer strán znamená, že jednotlivé SWCNT sú veľmi dlhé a veľmi tenké, vďaka čomu sú náchylné na vzájomné prepletanie a sú náchylnejšie na vytváranie súvislých medzi-rúrkových kontaktných sietí.

Pomer strán možno zjednodušene chápať ako: Dĺžka ÷ Priemer rúry

Predpokladajme, že SWCNT:

Priemer trubice: 1 nm

Dĺžka: 1 μm

Potom je pomer strán: 1000:1

Ak dĺžka dosiahne 5 μm: 5000 : 1

Je to úplne iné ako bežné mikro-častice.

Vysoký pomer strán prináša dva výsledky:

Po prvé, náchylné k vzájomnému prepleteniu

Viaceré uhlíkové trubice sa môžu prepletať a prekrývať v stave suchého prášku.

Po druhé, náchylnejší na vytváranie sieťových-aglomerátov

Jedna trubica môže byť súčasne v kontakte s viacerými trubicami a postupne vytvárať štruktúru podobnú "pavučine".

Preto, aj keď dispergačné činidlo môže zvlhčiť povrch CNT, neznamená to, že celá štruktúra aglomerátu môže byť okamžite 拆开.

V. Prečo prášok z jednoduchých-uhlíkových nanotrubičiek „vyzerá ako veľmi malý“, ale v skutočnosti je veľmi ťažké ho rozptýliť?

Typickou charakteristikou SWCNT je, že nízke pridané množstvá môžu vytvárať zrejmé sieťové štruktúry, čo tiež znamená, že malé množstvo prášku môže spôsobiť zjavné zhlukovanie a zahusťovanie.

Je to zrejmé najmä pri kaloch s vysokou{0}}koncentráciou CNT.

Napríklad, ak sa SWCNT pridajú do kvapalného systému: 0,1 % hm. → 1 % hm. → 3 % hm.

So zvyšujúcou sa koncentráciou sa výrazne zvyšuje pravdepodobnosť kolízie medzi uhlíkovými trubicami.

Po prekročení určitého limitu rozptylu-určitého systému sa môžu vyskytnúť nasledovné:

Rýchly nárast viskozity

Znížená tekutosť

Čierne aglomerované častice

Sedimentácia/plávanie

Ťažkosti s filtráciou

Chyby povlaku

Výskum ukazuje, že SWCNT sú výrazne obmedzené spájaním vo vyšších koncentráciách; funkcionalizácia môže tento problém zlepšiť, ale jej účinok úzko súvisí s rozpúšťadlom, povrchovými skupinami a koncentráciou.

Preto nemožno jednoducho predpokladať, že: "Čím nižšie je pridané množstvo, tým ľahšie sa rozptýli."

Ak samotné uhlíkové rúrky už vytvorili veľmi stabilné aglomeráty suchého prášku, potom aj keď je konečné pridané množstvo len 0,1 %, môžu sa objaviť zjavné „rybie-oko“ alebo zrnité aglomeráty.

VI. Prečo sa viac-stenové uhlíkové nanorúrky niekedy ľahšie rozptýlia?

MWCNT sa prirodzene „neľahko rozptýlia“, ale štruktúra a forma produktu určitých mnohostenných uhlíkových nanorúrok uľahčuje dosiahnutie makroskopickej rovnomernej disperzie mechanickým strihom v špecifických systémoch.

Toto je ľahko nepochopiteľný problém.

Nedá sa jednoducho povedať: MWCNT sa ľahko rozptýlia, SWCNT sa rozptyľujú ťažko.

Presnejšie tvrdenie je: V mnohých bežných priemyselných formuláciách môžu určité produkty MWCNT ľahšie dosiahnuť „makroskopickú rovnomernú disperziu“, zatiaľ čo SWCNT často ešte potrebujú ďalej riešiť problém „rozdeľovania zväzkov“.

Napríklad:

Výskum disperzie MWCNT tiež ukazuje, že agregačné a sedimentačné správanie MWCNT je riadené viacerými faktormi vrátane van der Waalsových síl, elektrostatických síl, stérickej zábrany a hydrofóbnych interakcií.

Preto sa viac{0}}uhlíkové nanorúrky nedajú „ľahko-rozptýliť-materiály“; ide len o to, že rozptylové okno sa môže pri konkrétnych produktoch líšiť.

VII. Ako presne by sa mala definovať „disperzia“ prášku z uhlíkových nanorúrok?

Skutočná disperzia nie je „čierna po pridaní kvapaliny“, ale skôr uhlíkové nanorúrky, ktoré dosahujú dostatočne jednotný, stabilný stav v cieľovom systéme, ktorý spĺňa požiadavky na konečný výkon.

Toto je veľmi dôležitý bod pri nákupe prášku z uhlíkových nanorúrok.

Mnoho experimentov ukazuje túto situáciu: Miešajte 10 minút → Rovnomerná čierna → Disperzia sa považuje za úspešnú.

Ale po 24 hodinách státia: Horná vrstva sa vyjasní → Na dne sa objaví sediment.

To znamená, že systém dokončil iba krátkodobé- makroskopické miešanie a nevytvoril stabilnú disperziu.

Preto je možné posudzovať z troch úrovní:

1. Makroskopická jednotnosť

Existujú zjavné častice, vločky a sedimentácia?

2. Mikroskopická disperzibilita

Sú uhlíkové trubice jednotlivé, malé zväzky alebo veľké -zväzky-ako aglomeráty?

3. Dlhodobá-stabilita

Je systém po 24 hodinách, 7 dňoch alebo aj dlhšie stabilný?

Skutočne hodnotné riešenie disperzie uhlíkových nanorúrok musí brať do úvahy všetky tri úrovne súčasne.

VIII. Prečo môže ultrazvuk rozptýliť SWCNT, ale nemožno ho používať donekonečna?

Ultrazvuk môže poskytnúť dostatočnú mechanickú energiu na rozbitie aglomerátov CNT, ale nadmerný ultrazvuk môže skrátiť uhlíkové trubice, spôsobiť chyby alebo zmeniť konečný výkon.

Toto je tiež najbežnejší "stupňový" problém v procese rozptylu SWCNT.

Účinok ultrazvuku možno zjednodušene chápať ako: Ultrazvuková kavitácia → Lokálny vysoký strih → Prasknutie aglomerátu → Postupné rozpájanie uhlíkových trubíc-

Ale problém je: Ak je energia nedostatočná → Aglomeráty sa neotvoria. Ak je energia príliš vysoká alebo čas príliš dlhý → Uhlíkové trubice môžu byť mechanicky poškodené.

Tradičný ultrazvuk alebo predĺžené strihanie možno použiť na zbalenie SWCNT{0}}, ale môžu sa vyskytnúť problémy, ako je vysoká spotreba energie, náklady na spracovanie a poškodenie uhlíkových trubíc.

Pri skutočnej výrobe je preto dôležitejšie: nájsť rovnováhu medzi „účinnosťou rozdeľovania{0}}balení“ a „udržiavaním dĺžky uhlíkových trubíc“.

IX. Prečo môžu dispergátory pomôcť rozptýliť jednotlivé-stenové uhlíkové nanorúrky?

Hlavnou funkciou dispergačného činidla je vytvoriť nové stabilizačné interakcie na povrchu uhlíkových nanorúrok, čím sa zníži tendencia rúrok znovu sa zhlukovať.

Ak vezmeme ako príklad vodné systémy, bežné prístupy zahŕňajú:

Aniónové povrchovo aktívne látky

Neiónové povrchovo aktívne látky

Polymérne dispergátory

Amfifilné molekuly

Špecifický polymérový povlak

Napríklad povrchovo aktívne látky, ako je SDS, sa môžu adsorbovať na povrch SWCNT, čím vytvárajú zreteľnejšie elektrostatické odpudzovanie medzi uhlíkovými trubicami, čím pomáhajú udržiavať disperzný stav. Súvisiaci výskum tiež pozoroval účinky koncentrácie povrchovo aktívnej látky, koncentrácie soli a povrchového náboja na stavy agregácie SWCNT.

Dispergačné činidlá však nie sú lepšie vo väčších množstvách.

Nadmerné dispergačné činidlo môže spôsobiť:

Zvýšený zvyšok

Zvýšená pena

Viskozita sa mení

Vplyv na elektrochemický výkon

Následné problémy s náterom/schnutím

Dispergačné činidlá preto musia byť navrhnuté spolu s uhlíkovými nanorúrkami, rozpúšťadlami a konečnou formuláciou.

X. Prečo majú rôzne rozpúšťadlá také rozdielne účinky na jednostennú disperziu uhlíkových nanotrubíc?

Pretože to, či sa uhlíkové nanorúrky dokážu stabilne rozptýliť, v podstate závisí od rovnováhy medzi dvoma typmi interakcií: „uhlíková trubica-rozpúšťadlo“ a „uhlíková trubica-uhlíková trubica“.

Ak má rozpúšťadlo dobrú kompatibilitu s povrchom CNT: interakcie CNT-rozpúšťadla sa posilňujú, zatiaľ čo tendencia k reagregácii CNT-CNT{2}} klesá, čo uľahčuje stabilizáciu disperzie.

A naopak, ak sa rozpúšťadlo nezhoduje s CNT, interakcie CNT-CNT > CNT-rozpúšťadla, čo uľahčuje re-aglomeráciu.

Výskum zistil, že stabilita disperzie SWCNT v rôznych systémoch organických rozpúšťadiel sa môže výrazne líšiť; napríklad zmesné systémy DMF/NMP vykazovali vyššiu stabilitu ako jednotlivé rozpúšťadlá za špecifických experimentálnych podmienok.

Preto sa nemožno jednoducho opýtať: „Môžu sa jednostenné uhlíkové nanorúrky rozptýliť v takom-a{2}}takom rozpúšťadle?“

Presnejšia otázka by mala byť: "Pri akej koncentrácii, v akom rozpúšťadle, s akým dispergačným činidlom a za akých šmykových podmienok môžu SWCNT udržiavať stabilnú disperziu?"

XI. Prečo sa jednostenné uhlíkové nanorúrky obzvlášť ťažko rozptýlia vo vodných systémoch?

Nedotknuté povrchy SWCNT majú zvyčajne silné hydrofóbne vlastnosti, zatiaľ čo voda je vysoko polárne médium. Preto je pre nedotknuté SWCNT v čistej vode zvyčajne veľmi ťažké prirodzene vytvoriť stabilnú individuálnu disperziu rúrok.

To je dôvod, prečo vodné suspenzie uhlíkových nanorúrok zvyčajne musia zvážiť:

Dispergátory

Povrchová úprava

pH

Iónová sila

Vysoký strih

Ultrazvuk

Stabilizátory polymérov

a ďalšie faktory.

Stojí za zmienku, že koncentrácia soli tiež ovplyvňuje stabilitu disperzie.

Výskum zistil, že po pridaní soli SWCNTs-potiahnuté povrchovo aktívnou látkou vykazujú tienenie náboja, čo môže viesť k agregácii; a tento účinok môže tiež vykazovať závislosť od priemeru alebo dokonca chirality.

Ak teda zákazník potrebuje vodnú jednostennú disperziu uhlíkových nanorúrok, nemôže si len kúpiť „prášok SWCNT“ a priamo pridať vodu.

XII. Dajú sa funkcionalizované jednostenné uhlíkové nanorúrky-ľahšie rozptýliť?

Zvyčajne môžu zlepšiť disperziu v špecifických systémoch, ale funkcionalizácia neznamená, že je vo všetkých prípadoch lepšia.

Zavedenie polárnych skupín na povrch CNT prostredníctvom oxidácie alebo iných chemických metód môže zlepšiť jeho interakciu s určitými polárnymi rozpúšťadlami alebo polymérmi.

Výhody takýchto metód sú: Zmena povrchu CNT → Zlepšenie kompatibility s médiom → Zníženie re-aglomerácie

Je tu však aj dôležitý problém: Funkcionalizácia môže zmeniť pôvodnú uhlíkovú štruktúru sp² uhlíkových nanorúrok.

Súvisiaci výskum poukazuje na to, že hoci chemická povrchová úprava môže zlepšiť stabilitu disperzie CNT, nadmerná chemická úprava môže zničiť časť vnútornej štruktúry a ovplyvniť mechanické a elektrické vlastnosti.

Takže pre SWCNT, ktoré si potrebujú zachovať vysokú vodivosť alebo špeciálne optoelektronické vlastnosti: „Ľahšie rozptýlenie“ nemusí nevyhnutne znamenať „lepší komplexný výkon“.

XIII. Ako presne by sa mala porovnať náročnosť disperzie jednostenného a viacstenného prášku z uhlíkových nanotrubíc?

Z hľadiska „rozdeľovania{0}}balení“ SWCNT zvyčajne vyžadujú prepracovanejšie procesy rozptylu; z pohľadu „makroskopickej aglomerácie“ majú SWCNT aj MWCNT zjavné problémy s aglomeráciou.

Hodnotenia hviezdičkami sú relatívne technické údaje, nie jednotné testovacie štandardy; skutočné výsledky sa môžu výrazne líšiť v závislosti od dĺžky produktu, priemeru skúmavky, čistoty, povrchovej úpravy a média.

XIV. Prečo môže mať tá istá-stenová uhlíková nanotrubica úplne odlišné disperzné účinky od rôznych výrobcov?

To, čo určuje výkon disperzie uhlíkových nanorúrok, nie je len názov produktu „SWCNT“; štruktúra prášku a výrobný proces sú rovnako dôležité.

Napríklad obaja výrobcovia označujú: SWCNT Čistota väčšia alebo rovná 99 %

Ale skutočné disperzné efekty môžu byť úplne odlišné.

Pretože je potrebné zvážiť aj nasledujúce:

Preto „vysoko{0}}čistota SWCNT“ sa nerovná „najlepšie-rozptyľovacie SWCNT“.

Pre špecifické aplikácie má väčší význam: Vysoká čistota + Vhodná dĺžka + Vhodný stav povrchu + Vhodná morfológia prášku + Zhodný disperzný proces.

XV. Ako zlepšiť disperzný efekt jednostenného-uhlíkového nanotrubičkového prášku?

Najúčinnejšou metódou nie je jednoduché zvýšenie času miešania, ale súčasne optimalizácia stavu prášku, disperzného média, dispergačného činidla a vstupu mechanickej energie.

Je možné použiť nasledujúci prístup:

Krok 1: Potvrďte špecifikácie uhlíkových nanorúrok

Najprv potvrďte:

Priemer trubice

Dĺžka

Čistota

Stav povrchu

Či už funkcionalizované

Krok 2: Stanovte disperzné médium

Ujasnite si, či ide o:

Voda

NMP

DMF

Etanol

izopropanol

Živicový roztok

Iné organické rozpúšťadlá

Krok 3: Vyberte Disperzant

Vyberte vhodný typ na základe systému:

Povrchovo aktívne látky

Polymérne dispergátory

Amfifilné molekuly

Krok 4: Optimalizujte šmyk

Možno kombinovať: Pred-vlhčenie → Vysoká-rýchlosť šmyku → Ultrazvuk → Nízka-rýchlosť dozrievania, namiesto toho, aby ste začínali s predĺženým ultrazvukom.

Krok 5: Vyhodnoťte stabilitu

Pozorujte aspoň:

Počiatočná veľkosť častíc/stav aglomerácie

Viskozita

Sedimentácia

Supernatant

Stabilita pri skladovaní

Až potom môžete posúdiť, či je problém rozptylu skutočne vyriešený, alebo sa aglomeráty rozbili len dočasne.

XVI. Prečo by sa výrobcovia jednostenných uhlíkových nanotrubíc mali zamerať aj na „výkon rozptylu“?

Pretože pre mnohých zákazníkov nie je konečným účelom nákupu SWCNT získať vrecko prášku, ale získať nanomateriál, ktorý môže vstúpiť do formulácie a stabilne fungovať.

Najmä pre nasledujúce aplikácie:

Vodivé činidlá pre lítiové batérie

Flexibilná elektronika

Priehľadné vodivé fólie

Senzory

Vodivé kompozitné materiály

Vysoko{0}}výkonné polyméry

Materiály tienenia EMI

Optoelektronické materiály

Čo skutočne ovplyvňuje rozhodnutia zákazníkov o obstarávaní, často nie je: „Aká je čistota tohto SWCNT?“

Ale skôr: "Môže sa po pridaní do môjho systému stabilne rozptýliť?"

Preto výrobca prášku z uhlíkových nanorúrok s aplikačnou schopnosťou musí okrem ovládania samotných uhlíkových rúrok tiež rozumieť: Prášok → Disperzia → Kaša → Nanášanie/tvarovanie → Konečný výkon-celý tento reťazec.

XVII. Ako Shandong Tanfeng ako výrobca prášku z uhlíkových nanotrubíc pomáha zákazníkom riešiť problémy s disperziou SWCNT?

Shandong Tanfeng sa viac zameriava na zosúladenie špecifikácií uhlíkových nanorúriek so zákazníckymi aplikačnými systémami, než len na poskytovanie jednotného modelu prášku z uhlíkových nanorúr s jednou stenou{0}.

Pre zákazníkov, ktorí si potrebujú kúpiť SWCNT, je možné vykonať párovanie produktov podľa nasledujúcich parametrov:

Priemer trubice:Rôzne priemery trubíc ovplyvňujú špecifický povrch, elektronickú štruktúru a disperzné správanie.

dĺžka:Dĺžka priamo ovplyvňuje pomer strán, sklon k zapleteniu a reológiu kaše.

čistota:Špecifikácie produktu sa riadia podľa požiadaviek zákazníka na výkon elektronických, elektrochemických alebo kompozitných materiálov.

Stav povrchu:Pre rôzne médiá možno hodnotiť nasledovné:

Nedotknuté SWCNT

Funkcionalizované SWCNT

Špecifický povrch-upravený SWCNT

Stav prášku:Zamerajte sa na aglomeráciu suchého prášku, stabilitu pri skladovaní a následné ťažkosti s de{0}}aglomeráciou.

Zhoda aplikácií:Ako výrobca prášku uhlíkových nanorúriek môže spoločnosť Shandong Tanfeng cielene porovnávať špecifikácie uhlíkových nanorúriek podľa zákazníckych systémov na báze vody, oleja{0}}, organických rozpúšťadiel, živice a kompozitných materiálov.

To znamená, že zákazníci si nemusia jednoducho vybrať medzi: "0,8 nm alebo 1,2 nm?"

Celkovo však možno zvážiť: Priemer trubice + Dĺžka + Čistota + Stav povrchu + Disperzný systém.

XVIII. Aké otázky by sa mali spýtať výrobcov pri nákupe jednorazového-prášku z uhlíkových nanotrubičiek?

Ak má váš konečný produkt požiadavky na stabilitu disperzie, je najlepšie sa počas cenovej ponuky opýtať na štrukturálne parametre produktu, ako aj na údaje súvisiace s aplikáciou-.

Odporúča sa opýtať sa aspoň:

Aký je priemerný priemer rúrky SWCNT?

Aký je rozsah dĺžky?

Ako sa testuje čistota uhlíka?

Aký je obsah kovových nečistôt?

Poskytujú sa Ramanove údaje?

Poskytujú sa údaje TGA?

Je k dispozícii charakterizácia TEM/SEM?

Prešiel prášok špeciálnym sušením?

Existujú prípady vodnej disperzie?

Existujú údaje o disperzii v NMP/DMF a iných systémoch?

Aký je odporúčaný dispergátor?

Aké sú odporúčané strihové/ultrazvukové podmienky?

Môžu byť poskytnuté vzorky na skutočné testovanie zloženia?

Hlavne sa nepýtajte len: "Čo je to čistota SWCNT?"

A čo je dôležitejšie, opýtajte sa: "Ako sa odporúča, aby bol tento SWCNT rozptýlený v mojom cieľovom systéme?" Toto je otázka, ktorá môže skutočne znížiť náklady na výskum a vývoj-a{1}}chyby.

XIX. Časté otázky o práškovej disperzii z jednostenných uhlíkových nanotrubíc-

1. Prečo sú jednostenné uhlíkové nanorúrky- náchylné k aglomerácii?

Pretože SWCNT majú vysoké pomery strán a silné inter{0}}trubkové van der Waalsove interakcie, sú náchylné na vytváranie zväzkových{1}}štruktúr. Nedávny výskum opäť potvrdzuje, že prirodzené spájanie SWCNT je jednou z hlavných výziev pri ich riešení.

2. Sú jednostenné uhlíkové nanorúrky nevyhnutne náročnejšie na rozptýlenie ako viac{2}}stenové uhlíkové nanorúrky?

Nie nevyhnutne, ale SWCNT vykazujú v mnohých systémoch očividnejšie ťažkosti s viazaním a rozdeľovaním{0}}zväzkov. Konkrétne výsledky sa týkajú aj dĺžky, priemeru trubice, povrchovej úpravy, čistoty a média.

3. Dokáže ultrazvuk vyriešiť aglomeráciu SWCNT?

Môže zlepšiť aglomeráciu, ale je potrebné kontrolovať čas a energiu ultrazvuku. Nadmerná úprava môže ovplyvniť dĺžku a štruktúru uhlíkovej trubice.

4. Môžu sa SWCNT pridávať priamo do vody?

Nedotknuté SWCNT zvyčajne nedokážu vytvoriť dlhodobo stabilnú individuálnu disperziu vo vode- jednoduchým miešaním. Zvyčajne sú potrebné dispergačné prostriedky, povrchová úprava alebo iné spôsoby stabilizácie.

5. Je lepšie viac disperzantov?

Nie. Dispergátory musia dosiahnuť dostatočné pokrytie povrchu a stabilizačné účinky a zároveň sa vyhnúť nadmernému dispergačnému prostriedku ovplyvňujúcemu vodivosť, elektrochemický výkon alebo následné spracovanie.

6. Prečo sa SWCNT, ktoré boli práve rozptýlené, po dni opäť aglomerujú?

Pretože počiatočná mechanická disperzia nemusí nevyhnutne zničiť všetky stabilné zväzkové štruktúry a elektrostatické, van der Waalsove, hydrofóbne a stérické brániace interakcie v systéme budú kontinuálne meniť stav aglomerácie.

7. Sú funkcionalizované SWCNT nevyhnutne jednoduchšie na rozptýlenie?

Zvyčajne pomáhajú zlepšiť disperziu v špecifických polárnych systémoch, ale môžu súčasne meniť vnútornú štruktúru a výkon CNT, takže posúdenie je potrebné kombinovať s konečnou aplikáciou.

Jedno{0}}stenové uhlíkové nanorúrky sa ťažko rozptýlia-To, čo je skutočne ťažké, je „rozobrať{2}}do zväzkov“, nie „zvlhčiť“

Prášok z jednostenných uhlíkových nanorúriek sa ťažšie rozptýli ako mnohé-prášky z uhlíkových nanorúriek s viacerými stenami. Základný problém možno zhrnúť takto: Vysoký pomer strán, malý priemer rúrky a významné inter{3}}rúbkové van der Waalsove interakcie spôsobujú, že SWCNT sú extrémne náchylné na vytváranie stabilných zväzkov-štruktúr podobných aglomerátom.

Riešenie problému s rozptylom SWCNT sa preto nemôže spoliehať len na: „Pridajte trochu viac rozpúšťadla + miešajte trochu dlhšie“.

Rozumnejší prístup je: Vyberte vhodné špecifikácie SWCNT → Kontrola stavu aglomerácie prášku → Vyberte zodpovedajúce disperzné médium → Optimalizujte dispergačné činidlo → Ovládajte šmykovú/ultrazvukovú energiu → Overte dlhodobú-stabilitu.

V prípade obstarávania prášku uhlíkových nanorúriek to tiež vysvetľuje, prečo všetky produkty označené ako „jednostenné uhlíkové nanorúrky“ môžu po vstupe do rovnakého zloženia vykazovať úplne odlišné disperzné účinky.

Shandong Tanfeng ako výrobca prášku z uhlíkových nanorúrok dokáže porovnávať produkty s priemerom, dĺžkou, čistotou, povrchovým stavom a aplikačným systémom SWCNT a poskytnúť cielený výber a odporúčania týkajúce sa disperzie podľa špecifických zákazníckych systémov na báze vody, oleja{0}}, organických rozpúšťadiel alebo polymérov.

Ak vaším cieľom nie je jednoducho kúpiť prášok SWCNT, ale v konečnom dôsledku získať materiály z uhlíkových nanorúrok s nízkou aglomeráciou, ľahkou disperziou a stabilitou šarže, potom je zahrnutie „výkonnosti disperzie“ do špecifikácií produktu vo fáze obstarávania efektívnejšie ako opakovaná úprava formulácie po prijatí prášku.