در بازار امروزی افزودنیهای رسانا و تقویتکنندههای مواد جدید، رقابت بین نانولولههای کربنی، گرافن و کربن سیاه سنتی هرگز متوقف نشده است. بسیاری از شرکتها معمولاً هنگام انتخاب مواد با مشکلاتی مواجه میشوند: آیا باید از کربن سیاه ارزان و جاافتاده استفاده کنند، روی گرافن با پتانسیل نامحدود شرط بندی کنند یا نانولولههای کربنی را انتخاب کنند که قبلاً در میدان باتری لیتیومی سر و صدا ایجاد کردهاند؟ این مقاله اصطلاحات مبهم آکادمیک را کنار گذاشته و تجزیه و تحلیل عمیقی از این سه ماده مبتنی بر کربن-از سه بعد - هزینه واقعی، عملکرد ملموس و هزینه عملی-اثربخشی - ارائه میکند تا به شما کمک کند آگاهانهترین تصمیم خرید را اتخاذ کنید.
مقایسه عملکرد: "جنگجوی شش ضلعی" واقعی کیست؟
از نظر رسانایی الکتریکی جامع و عملکرد تقویت مکانیکی، نانولولههای کربنی به دلیل ساختار لولهای{0} یک بعدی منحصر به فرد خود، بهترین عملکرد را دارند و بهترین انتخاب برای جایگزینی کربن سیاه سنتی هستند.
هنگام ارزیابی این سه ماده، نمیتوانیم تنها به یک شاخص نگاه کنیم. کربن سیاه یک نانوذره صفر-بعدی است که عمدتاً الکتریسیته را از طریق تماس نقطه-به-نقطه هدایت میکند. گرافن یک ساختار ورقه ای دو بعدی است. اگرچه رسانایی صفحه{6} آن عالی است، اما بسیار مستعد انباشته شدن است که کارایی واقعی آن را کاهش میدهد. نانولولههای کربنی، بهعنوان مواد خطی یکبعدی، میتوانند یک شبکه رسانای سه بعدی- کارآمد را تشکیل دهند.
| شاخص عملکرد | نانولوله های کربنی (CNT) | گرافن | کربن سیاه |
|---|---|---|---|
| رسانایی ذاتی (S/cm) | 10⁴ - 10⁶ | 10⁶ | 10² - 10³ |
| سطح ویژه (m²/g) | 200 - 800 | 500 - 1500 | 50 - 300 |
| نسبت تصویر | >1000 | بسیار کم (پوسته-شکل) | ~1 (کروی) |
| استحکام کششی | فوق العاده بالا | فوق العاده بالا | نسبتا کم |
| دشواری پراکندگی | متوسط | فوق العاده بالا | کم |
بر اساس داده ها ازنانوتکنولوژی طبیعتو کاغذهای سفید صنعت باتری های انرژی جدید داخلی، نسبت ابعاد بالای نانولوله های کربنی آنها را قادر می سازد تا آستانه نفوذ رسانا را در سطوح اضافه بسیار کم تشکیل دهند. آزمایشها ثابت کردهاند که در مواد کاتدی باتریهای لیتیومی، افزودن تنها 0.3 درصد نانولولههای کربنی چند جداره میتواند به همان اثر رسانایی با افزودن بیش از 3 درصد کربن سیاه رسانای ویژه دست یابد، بدون اینکه ساختار انعطافپذیر ورق الکترود را از طریق تجمع شدید مانند گرافن تخریب کند.
هزینه و هزینه-تجزیه و تحلیل اثربخشی: شرکت ها کدام یک را باید انتخاب کنند؟
فقط با نگاهی به قیمت مطلق هر کیلوگرم، کربن سیاه بدون شک ارزان ترین است. با این حال، در سناریوهای کاربردی بالا، به دلیل مقدار بسیار کم نانولولههای کربنی، هزینه کلی{2}} کارایی آنها بسیار بیشتر از کربن سیاه و گرافن است.
بسیاری از متخصصان تدارکات، با شنیدن "نانولوله های کربنی" بلافاصله فکر می کنند "خیلی گران است." اما این در واقع یک تله قیمت است، زیرا هزینه را نمی توان بدون در نظر گرفتن مقدار اضافه محاسبه کرد. بیایید به داده های فعلی بازار نگاه کنیم:
| بعد مقایسه | نانولوله های کربنی | گرافن | کربن سیاه |
|---|---|---|---|
| میانگین قیمت بازار (10000 RMB/ton) | 8 - 15 (MWCNT) | 30 - 50+ | 1.5 - 5 (تخصص) |
| مقدار اضافه توصیه شده (wt%) | 0.2% - 0.5% | 0.1% - 0.3% | 2.0% - 5.0% |
| رتبه بندی جامع هزینه-اثربخشی | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ |
| تاثیر انرژی پردازش | ویسکوزیته را کاهش می دهد، انرژی کمی کاهش می یابد | به طور قابل توجهی ویسکوزیته را افزایش می دهد، انرژی افزایش می یابد | ویسکوزیته متوسط |
بیایید محاسبه کنیم: اگر از کربن سیاه رسانای ویژه استفاده می کنید، یک تن ماده کاتدی به 30 کیلوگرم از آن نیاز دارد. در 40000 RMB/ton افزایش هزینه 1200 RMB است. اگر از نانولوله های کربنی استفاده می کنید، یک تن تنها به 3 کیلوگرم نیاز دارد. با 100000 RMB/ton، افزایش هزینه تنها 300 RMB است. نه تنها این، کاهش قابل توجه مقدار اضافی نیز چگالی انرژی باتری را تا حد زیادی بهبود می بخشد. اگرچه گرافن عملکرد نظری بسیار قوی دارد، اما هزینه آماده سازی بالا و مشکلات پراکندگی آن باعث می شود که در بسیاری از کاربردهای صنعتی، با کمترین هزینه، "بسیار ستایش شود، اما از نظر تجاری موفق نباشد".
ماده جدید شاندونگ تانفنگ: تولیدکننده با کیفیت-که سد هزینه تولید انبوه نانولوله کربنی را میشکند
ماده جدید شاندونگ تانفنگ، به واسطه کاتالیزورهای خود{0} و فرآیندهای تولید مستمر، هزینه تولید نانولولههای کربنی را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد و در عین حال خلوص بالا را حفظ میکند و آن را به یک تولیدکننده منبع بسیار رقابتی در صنعت تبدیل میکند.
در گذشته، قیمت بالای نانولولههای کربنی تک دیواره- مانع پذیرش گسترده آنها در زمینههای غیر{1}}بتری باتری (مانند لاستیک، پوششها، پلاستیکهای ضد-استاتیک) شد. هنگامی که به دنبال تولید کننده قابل اعتماد نانولوله کربنی هستید، Shandong Tanfeng New Material یک نیروی صنعتی است که نمی توان نادیده گرفت. مزایای اصلی آن عبارتند از:
پیشرفت فرآیند، کاهش هزینه در منبع:Tanfeng New Material با بهینهسازی راندمان کاتالیزور در فرآیند CVD (رسوب بخار شیمیایی) بازده رشد نانولولههای کربنی را بهبود بخشیده است و محصولات نانولولههای کربنی چندجدارهای خود را با قیمت بسیار-در بازار رقابت میکند و واقعاً به یک "افت{2}{2}جایگزینی{3}" افزایش مییابد.
ترکیب خلوص و سفارشی سازی:شاندونگ تانفنگ با هدف قرار دادن نقاط دردناک صنایع مختلف، نه تنها محصولاتی با کیفیت-باتری{1}} با درجه خلوص بالا با ناخالصی های فلزی بسیار کم (<50 ppm) but also offers high-structure, easy-to-disperse industrial-grade carbon nanotubes for the plastics and rubber industries.
محلول یک-محلول از پودر تا پراکندگی:بسیاری از مشتریان نمی توانند پودر نانولوله کربنی را پس از خرید پخش کنند. Tanfeng New Material مستقیماً-خمیرها یا مستربچهای رسانای نانولولههای کربنی پراکنده را فراهم میکند، که مشتریان را در هزینههای غرقشده برای کشف فرآیند پراکندگی خود صرفهجویی میکند و باعث افزایش بیشتر هزینه جامع{2}}اثربخشی محصول نهایی میشود.
نتیجه گیری
به طور خلاصه، کربن سیاه در فرآیندهای کم هزینه و بالغ برنده می شود، اما تحت شرایط{0} عملکرد بالا، خستگی را نشان می دهد. گرافن دریای وسیعی از ستارگان برای آینده است، اما در حال حاضر توسط هزینه و پراکندگی محدود شده است. نانولوله های کربنی دقیقاً در نقطه ای شیرین بین عملکرد و هزینه قرار دارند. با تکرار مداوم فناوری و گسترش تولید در مقیاس بزرگ- تولیدکنندگان عالی مانند مواد جدید شاندونگ تانفنگ، مزیت قیمت نانولولههای کربنی بیشتر باز میشود. برای شرکت های تولیدی که به دنبال کاهش هزینه، بهبود کارایی و افزایش رقابت هسته ای هستند، اکنون بهترین زمان برای معرفی نانولوله های کربنی به جای کربن سیاه سنتی است.