از نانولوله های کربنی در چه موادی می توان استفاده کرد؟

نانولوله های کربنی (CNT) را می توان به عنوان یک عامل تقویت کننده به سه دسته اصلی مواد اضافه کرد: پلیمرها (پلاستیک، لاستیک)، فلزات (آلومینیوم، مس، منیزیم)، و سرامیک ها (آلومینا، کاربید سیلیکون). افزودن 2-3% نانولوله های کربنی به پلیمرها می تواند به طور قابل توجهی هدایت الکتریکی را افزایش دهد و مشکل الکتریسیته ساکن در پلاستیک ها را حل کند. کامپوزیت های ماتریکس CNT/آلومینیوم قبلاً در موشک Long March 12 استفاده شده است. کامپوزیت های CNT/سرامیک می توانند چقرمگی شکست را تا حد زیادی بهبود بخشند. جدیدترین تحقیقات نشان می‌دهد که سوپر{10}پلاستیک‌های نانولوله کربنی (CNTSP) دارای رسانایی حرارتی 143 W/m·K هستند و می‌توان آن‌ها را به صورت سه بعدی در سینک‌های حرارتی چاپ کرد. Shandong Tanfeng New Material طیف کاملی از محصولات نانولوله کربنی تک‌جداره، چند جداره، و دو جداره را با خلوص بیشتر یا مساوی 98 درصد و خروجی ماهیانه 200 تن ارائه می‌کند.

1. کامپوزیت های نانولوله کربنی/پلیمر: پلاستیک های تبدیل کننده

نتیجه گیری:نانولوله‌های کربنی یک «تقویت‌کننده همه‌جانبه» برای پلیمرها - هستند که فقط با مقدار بسیار کم افزوده می‌شوند، آنها می‌توانند پلاستیک‌ها را از عایق‌ها به رسانا تبدیل کنند، در حالی که خواص مکانیکی و حرارتی را به‌طور قابل‌توجهی بهبود می‌بخشند.

اگرچه پلاستیک ها سبک وزن هستند و پردازش آنها آسان است، اما دو کاستی ذاتی دارند: رسانا نیستند (مستعد الکتریسیته ساکن هستند) و هدایت حرارتی ضعیفی دارند (قابلیت اتلاف حرارت ضعیف). نانولوله های کربنی دقیقا می توانند این کاستی ها را جبران کنند.

1.1 ضد-پلاستیک استاتیک/رسانا: 2% افزودن کافی است

تحقیقات نشان می‌دهد که افزودن 2{1}}3% نانولوله‌های کربنی چند جداره به پلاستیک‌ها می‌تواند رسانایی الکتریکی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. این به چه معناست؟

خطوط سوخت خودرو:برای جلوگیری از جرقه زدن سوخت به خواص ضد{0}}استاتیک نیاز دارید. مستربچ CNT/PA12 به یک راه حل استاندارد تبدیل شده است.

محفظه محصولات الکترونیکی:از آسیب رساندن الکتریسیته ساکن به تراشه های داخلی جلوگیری کنید.

تجهیزات در محیط های قابل اشتعال و انفجار:محفظه ابزار در معادن زغال سنگ و کارخانه های شیمیایی.

تحقیقات نشان داده است که پراکندگی نانولوله‌های کربنی در رزین اپوکسی، رسانایی الکتریکی بالایی را با مقادیر بسیار کم اضافه می‌کند.

1.2 نانولوله کربنی فوق-پلاستیک (CNTSP): قابل چاپ، رسانای حرارتی، بار-باربر

حتی قابل توجه تر، این ماده می تواند پرینت سه بعدی و ترموفرم شود. این تیم یک هیت سینک را با استفاده از CNTSP چاپ کردند. هنگامی که جهت جهت نانولوله‌های کربنی موازی با جهت جریان گرما بود، می‌توانست به سرعت گرما را از یک منبع حرارتی 90 درجه دور کند.

این فرآیند همچنین تطبیق پذیری خوبی دارد. علاوه بر PA6، می توان آن را به پلاستیک های مهندسی مختلف مانند PVP، PAN، PC و PEKK گسترش داد.

1.3 Carbon Nanotube/Graphene Synergy: 1+1>2

جدیدترین تحقیقات نشان داده است که ترکیب نانولوله‌های کربنی و گرافن می‌تواند یک شبکه هم افزایی سه بعدی ایجاد کند: نانولوله‌های کربنی به‌عنوان «سیم‌های رسانا» یک بعدی عمل می‌کنند و گرافن به‌عنوان یک-«سکوی رسانا» دو بعدی عمل می‌کند. هنگامی که با هم ترکیب شوند، خواص الکتریکی، حرارتی و مکانیکی به طور جامع از سیستم‌های پرکننده یک- فراتر می‌رود.

2. کامپوزیت های نانولوله کربنی/متریکس فلزی: فلزات سبک وزن

نتیجه گیری:افزودن نانولوله های کربنی به فلزاتی مانند آلومینیوم، مس و منیزیم می تواند به طور قابل توجهی استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش را بدون افزایش وزن بهبود بخشد.

ترکیب نانولوله های کربنی با فلزات یکی از موضوعات مورد توجه در زمینه هوافضا است.

2.1 اعتبار سنجی عملی در راکت Long March 12

موشک Long March 12 که اولین پرواز خود را در 30 نوامبر 2024 انجام داد، از کامپوزیت های نانولوله کربنی/ماتریس آلومینیومی در بخش بین مرحله ای خود استفاده کرد - این اولین کاربرد کامپوزیت های CNT/ماتریس آلومینیومی در زمینه هوافضا در جهان است. با «بافندگی» نانولوله‌های کربنی به آلیاژ آلومینیوم، این ماده هم استحکام و قابلیت پردازش فلز و هم استحکام بالا و چگالی کم نانولوله‌های کربنی را به دست می‌آورد.

پشتیبانی از داده ها:

استحکام نانولوله های کربنی 100 برابر فولاد است و چگالی آن تنها 1/6 فولاد است.

پس از اضافه شدن به ماتریس آلومینیوم، استحکام ویژه مواد کامپوزیت بسیار بیشتر از آلومینیوم خالص است.

2.2 سایر سیستم های ماتریس فلزی

کامپوزیت های نانولوله کربنی/ماتریس فلزی که با موفقیت تهیه شده اند عبارتند از:

3. کامپوزیت های نانولوله کربنی/ماتریس سرامیکی: ساخت سرامیک "محکم اما نه شکننده"

نتیجه گیری:افزودن نانولوله‌های کربنی به سرامیک‌ها می‌تواند چقرمگی شکست را تا حد زیادی بهبود بخشد و مشکل هزار-- سرامیک "شکننده بودن و شکستن آسان" را حل کند.

از مزایای سرامیک می توان به مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر سایش اشاره کرد، اما بزرگترین عیب آن شکنندگی است. نانولوله‌های کربنی دقیقاً می‌توانند سرامیک را در کنار هم نگه دارند و از انتشار ترک جلوگیری کنند.

3.1 مکانیسم سختی گیر

نانولوله‌های کربنی نقش «پل» را در زمینه سرامیکی ایفا می‌کنند: هنگامی که یک ترک ظاهر می‌شود، نانولوله‌های کربنی مانند میله‌های تقویت‌کننده فولادی در دو طرف ترک قرار می‌گیرند و از انتشار بیشتر ترک جلوگیری می‌کنند.

3.2 سیستم های توسعه یافته

مزایای کامپوزیت های نانولوله کربنی/سرامیکی عبارتند از:

چقرمگی شکست چندین بار افزایش یافت.

بهبود پایداری حرارتی

هدایت الکتریکی قابل تنظیم (از عایق تا رسانا).

4. آخرین مرز: الیاف تغییر فاز نانولوله کربنی و منسوجات هوشمند

نتیجه گیری:نانولوله‌های کربنی همچنین می‌توانند برای تولید «لباس تنظیم‌کننده دما» - برای دستیابی به مدیریت حرارتی کارآمد با مقادیر اضافه بسیار کم استفاده شوند.

این نوع فیبر با محتوای CNT بسیار کم، به موارد زیر دست می یابد:

این بدان معناست که لباس‌های هوشمند آینده می‌توانند به‌طور خودکار دما را تنظیم کنند، بدون اینکه به برق متصل شوند - گرما را جذب می‌کنند و وقتی سرد هستند گرما را آزاد می‌کنند.

5. مواد جدید شاندونگ تانفنگ: "پایه مواد خام" برای کامپوزیت های CNT

Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. طیف کاملی از پودرهای نانولوله کربنی تک‌جداره، دو جداره، دو جداره و چند جداره- را با خلوص بیشتر از یا مساوی 98 درصد و خروجی ماهیانه 200 تن ارائه می‌کند که به عنوان تامین‌کننده اصلی صنایع بالادستی برای کامپوترها عمل می‌کند.

نقطه شروع برای کامپوزیت‌های نانولوله‌های کربنی، دسته‌ای از پودر نانولوله‌های کربنی{0} با کیفیت بالا است. Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. دقیقاً "قدرت منبع" این زنجیره صنعت است.

5.1-ماتریس کامل مشخصات محصول

5.2 چند{1}}قابلیت آماده سازی فرآیند

Tanfeng New Material بر سه فرآیند اصلی آماده سازی تسلط دارد:

5.3 ظرفیت تولید{1} در مقیاس بزرگ

این شرکت به صراحت هفت جهت اصلی کاربرد را فهرست کرده است: وسایل نقلیه انرژی جدید، مواد پلیمری پیشرفته، الاستومرها، هوا فضا، حمل و نقل ریلی، نیروی باد و ذخیره انرژی هیدروژن.

خلاصه: سه «کارت برنده» کاربردهای نانولوله کربنی

از نانولوله های کربنی در چه موادی می توان استفاده کرد؟

پاسخ این است: تقریباً هر ماده‌ای که باید «محکم‌تر، سبک‌تر، رساناتر و رسانای حرارتی بیشتری باشد».

از پوسته موشک گرفته تا هیت سینک های چاپ سه بعدی، از-خطوط سوخت ضد استاتیک تا دمای هوشمند{2}}تنظیم کننده لباس - نانولوله های کربنی در حال تبدیل شدن از یک "معجزه آزمایشگاهی" به یک "افزودنی جهانی" صنعتی هستند. Shandong Tanfeng New Material دقیقاً «پشت صحنه-تامین کننده» این انقلاب مواد است - که مواد خام نانولوله کربنی با کیفیت بالا را به صنایع پایین دستی با خروجی ماهیانه 200 تن، خلوص بیشتر یا مساوی 98 درصد و مشخصات کامل محصول تحویل می‌دهد.