De ce pulberea de nanotuburi de carbon cu un singur perete este mai dificil de dispersat decât pulberea cu mai mulți-pereți?

În utilizarea efectivă a pulberii de nanotuburi de carbon, mulți ingineri de materiale se confruntă cu o problemă tipică: de ce pulberea de nanotuburi de carbon cu un singur perete (SWCNT Powder) este adesea mai dificil de a obține o dispersie uniformă decât pulberea de nanotuburi de carbon cu mai mulți pereți (MWCNT Powder), chiar și atunci când este adăugată la același solvent, sistem de rășină sau?

La suprafață, motivul pare să fie pur și simplu că „nanotuburile de carbon cu un singur perete-sunt mai fine și mai predispuse la aglomerare”, dar adevăratul motiv nu este atât de simplu.

Principalul motiv pentru care nanotuburile de carbon cu un singur perete sunt mai greu de dispersat este raportul lor ridicat de aspect, diametrul mic al tubului și interacțiunile mari de contact între tuburi, care fac ca SWCNT-urile să fie foarte predispuse la formarea de agregate asemănătoare mănunchiului- în stare de pulbere uscată. Odată ce s-au format mănunchiuri stabile, agitarea obișnuită face foarte dificilă separarea din nou a tuburilor individuale de carbon.

Cercetări recente subliniază încă o dată că SWCNT-urile prezintă în mod natural fenomene evidente de grupare, unul dintre motivele fundamentale fiind interacțiunile puternice Van der Waals dintre nanotuburile de carbon. Deși ultrasunetele tradiționale și forfecarea prelungită pot îmbunătăți dispersia, acestea pot provoca deteriorarea tubului de carbon, consumul de energie și probleme de eficiență a procesării.

Prin urmare, dacă cumpărați pulbere de nanotuburi de carbon cu un singur perete-, nu vă puteți uita numai la puritate și la diametrul tubului. De asemenea, ar trebui să acordați atenție lungimii, stării de aglomerare, metodei de tratare a suprafeței și dacă se potrivește cu sistemul dvs. de dispersie.

I. De ce sunt nanotuburile de carbon cu un singur perete mai greu de dispersat decât nanotuburile cu mai multe-perete?

Motivul fundamental nu este că „un singur-pereți este neapărat mai dificil de dispersat decât multi-pereți”, ci că SWCNT-urile sunt mai predispuse să formeze structuri puternice asemănătoare-și re{-dispersarea fasciculelor necesită depășirea interacțiunilor semnificative între-tuburi.

Deși nanotuburile de carbon cu un-perete și nanotuburile de carbon cu pereți multi-amândouă aparțin nanomaterialelor de carbon un-dimensionale, structurile lor diferă semnificativ.

SWCNT-urile au un singur perete tub format prin rularea unui singur strat de atomi de carbon, în timp ce MWCNT-urile constau de obicei din mai multe straturi coaxiale de grafit.

În produsele obișnuite, diametrul exterior al nanotuburilor de carbon cu un singur perete se află de obicei în intervalul sub{-nanometrului până la câțiva-nanometri, în timp ce diametrul exterior al nanotuburilor de carbon cu pereți multi-poate atinge de obicei câțiva nanometri până la zeci de nanometri sau chiar mai mult; gama specifică depinde de specificația produsului.

Ceea ce afectează cu adevărat dispersia nu este „numărul de pereți” în sine, ci efectul combinat al următorilor factori:

Diametrul tubului mai mic

De obicei, raport de aspect foarte mare

Suprafață mai mare pe unitate de masă

Interacțiuni evidente inter-tube van der Waals

Sunt predispuse la formarea de structuri de mănunchi-paralele

Predispus la aglomerare secundară în pulbere uscată

Susceptibil la energia mecanică/ultrasunetă în timpul procesului de de-grupare

SWCNT-urile prezintă o atracție evidentă inter-tuburilor în soluție, iar structura lor uni-dimensională conferă interacțiunilor inter{-tuburilor caracteristici puternice de adsorbție locală.

Deci, adevărata întrebare nu este: „De ce SWCNT-urile nu se dizolvă ușor?” ci mai degrabă: „Cum re-disociați fasciculele SWCNT deja-formate și mențineți stabile tuburile de carbon individuale disociate?"

Aceasta este cea mai importantă problemă de inginerie în dispersia de nanotuburi de carbon cu un singur perete.

II. Cel mai dificil aspect al pulberii de nanotuburi de carbon cu un singur perete este de fapt „gruparea”

Pentru SWCNT, cel mai mare obstacol de dispersie nu sunt adesea tuburile individuale de carbon, ci că mai multe tuburi de carbon au format deja mănunchiuri stabile.

Imaginați-vă un nanotub de carbon cu un singur perete-, cu un diametru de aproximativ 1 nm și o lungime de câțiva micrometri.

Nu este o „particulă” obișnuită.

Este mai mult ca o fibră nanometrică extrem de fină, extrem de lungă.

Atunci când un număr mare de SWCNT există simultan, acestea suferă următoarele din cauza interacțiunilor de suprafață: tub unic → mănunchi mic → mănunchi mare → aglomerat tri-dimensional

Acest proces este evident mai ales în pulberea uscată.

Cercetări recente atribuie direct gruparea naturală a SWCNT-urilor interacțiunilor puternice van der Waals și subliniază că ultrasunetele tradiționale și forfecarea prelungită necesită de obicei energie mare pentru a realiza de-gruparea.

Prin urmare, ceea ce inginerii văd drept „pulbere care nu se va dispersa” este adesea de fapt:

Lichidul a intrat în periferia exterioară a aglomeratului, dar nu a deschis cu adevărat fasciculele interne SWCNT.

III. De ce nanotuburile de carbon generează o atracție atât de puternică între ele?

Interacțiunile van der Waals dintre nanotuburile de carbon sunt una dintre cauzele fundamentale ale aglomerării CNT, iar suprafața specifică mare și lungimea mare de contact amplifică și mai mult această problemă.

Suprafața nanotuburilor de carbon este compusă în principal din atomi de carbon, aparținând structurii tipice de carbon sp².

Când două nanotuburi de carbon se apropie unul de celălalt, interacțiunile van der Waals sunt generate între ele.

Dacă ar fi doar două particule sferice obișnuite în contact, aria de contact ar fi relativ limitată.

Dar CNT-urile sunt structuri subțiri uni-dimensionale.

Dacă două tuburi de carbon sunt aranjate în paralel, ele pot forma: contact liniar, continuu, cu suprafață mare-.

Acesta este, de asemenea, motivul pentru care suprafața specifică mare a CNT-urilor este atât un avantaj, cât și o dificultate de dispersie.

Cercetările existente subliniază că suprafața specifică mare a CNT-urilor este benefică pentru generarea de interacțiuni interfațiale cu matricea, dar, în același timp, sporește și tendința de atracție și aglomerare între nanoparticule.

Prin urmare:

Valorile de aici sunt intervale tipice de inginerie utilizate pentru a înțelege diferențele structurale, nu specificații unificate pentru toate produsele.

IV. De ce raportul de aspect ridicat al SWCNT-urilor crește dificultatea de dispersie?

Un raport de aspect ridicat înseamnă că SWCNT-urile individuale sunt foarte lungi și foarte subțiri, făcându-le predispuse să se împletească între ele și mai predispuse să formeze rețele continue de contact inter-tuburi.

Raportul de aspect poate fi înțeles simplu ca: Lungime ÷ Diametrul tubului

Să presupunem un SWCNT:

Diametrul tubului: 1 nm

Lungime: 1 μm

Atunci raportul de aspect este: 1000 : 1

Dacă lungimea ajunge la 5 μm: 5000 : 1

Aceasta este complet diferită de particulele obișnuite la scară{0}}micrană.

Raportul de aspect ridicat aduce două rezultate:

În primul rând, predispuși să se împletească unul cu celălalt

Mai multe tuburi de carbon se pot întrepătrunde și se suprapun în starea de pulbere uscată.

În al doilea rând, mai predispus la formarea de rețele-cum ar fi aglomerate

Un tub poate intra în contact simultan cu mai multe tuburi, formând treptat o structură similară cu o „pânză de păianjen”.

Prin urmare, chiar dacă dispersantul poate umezi suprafața CNT, aceasta nu înseamnă că întreaga structură a aglomeratului poate fi imediat 拆开.

V. De ce pulberea de nanotuburi de carbon cu un singur perete „arata ca foarte puțin”, dar este de fapt foarte greu de dispersat?

O caracteristică tipică a SWCNT-urilor este că cantitățile mici de adaos pot forma structuri de rețea evidente, ceea ce înseamnă, de asemenea, că o cantitate mică de pulbere poate produce efecte evidente de aglomerare și îngroșare.

Acest lucru este evident mai ales în-nămolurile CNT cu concentrație mare.

De exemplu, dacă SWCNT sunt adăugate la un sistem lichid: 0,1% în greutate → 1% în greutate → 3% în greutate

Pe măsură ce concentrația crește, probabilitatea de coliziune între tuburile de carbon crește semnificativ.

Odată ce o anumită limită de dispersie-specifică a sistemului este depășită, sunt predispuse să apară următoarele:

Creșterea rapidă a vâscozității

Scăderea fluidității

Particule negre aglomerate

Sedimentare/plutire

Dificultăți de filtrare

Defecte de acoperire

Cercetările arată că SWCNT-urile sunt limitate semnificativ prin gruparea la concentrații mai mari; funcționalizarea poate îmbunătăți această problemă, dar efectul ei este strâns legat de solvent, grupuri de suprafață și concentrație.

Prin urmare, nu se poate presupune pur și simplu că: „Cu cât cantitatea de adăugare este mai mică, cu atât dispersia este mai ușoară”.

Dacă tuburile de carbon în sine au format deja aglomerate foarte stabile de pulbere uscată, atunci chiar dacă cantitatea de adăugare finală este de numai 0,1%, pot apărea evidente „ochi-de pește” sau aglomerate granulare.

VI. De ce nanotuburile de carbon cu mai multe pereți sunt uneori mai ușor de dispersat?

MWCNT-urile nu sunt în mod natural „ușor de dispersat”, dar structura și forma produsului anumitor nanotuburi de carbon cu pereți multipli le fac mai ușor să obțină o dispersie uniformă macroscopică prin forfecare mecanică în anumite sisteme.

Aceasta este o problemă ușor de înțeles greșit.

Nu se poate spune simplu: MWCNT-urile sunt ușor de dispersat, SWCNT-urile sunt greu de dispersat.

O afirmație mai precisă este: în multe formulări industriale obișnuite, anumite produse MWCNT pot obține mai ușor „dispersia uniformă macroscopică”, în timp ce SWCNT-urile trebuie deseori să rezolve în continuare problema „disocierii pachetului”.

De exemplu:

Cercetările privind dispersia MWCNT arată, de asemenea, că agregarea și comportamentul sedimentării MWCNT sunt controlate de mai mulți factori, inclusiv forțele van der Waals, forțele electrostatice, obstacolele sterice și interacțiunile hidrofobe.

Prin urmare, nanotuburile de carbon cu pereți multi-nu sunt, de asemenea, „materiale-ușor de-dispersat”; doar că fereastra de dispersie poate diferi pentru anumite produse.

VII. Cum ar trebui să fie definită exact „dispersia” pulberii de nanotuburi de carbon?

Adevărata dispersie nu este „care arată neagră după adăugarea lichidului”, ci mai degrabă nanotuburi de carbon care ating o stare suficient de uniformă, stabilă în sistemul țintă, care îndeplinește cerințele finale de performanță.

Acesta este un punct foarte important atunci când cumpărați pulbere de nanotuburi de carbon.

Multe experimente prezintă această situație: Se amestecă timp de 10 minute → Negru uniform → Se consideră că dispersia este reușită.

Dar după ce a stat timp de 24 de ore: Stratul superior devine limpede → Sedimentul apare în partea de jos.

Acest lucru indică faptul că sistemul a finalizat doar amestecarea macroscopică pe termen scurt-și nu a format o dispersie stabilă.

Prin urmare, judecata poate fi făcută de la trei niveluri:

1. Uniformitate macroscopică

Există particule, flocule și sedimentare evidente?

2. Dispersibilitatea microscopică

Tuburile de carbon sunt individuale, mănunchiuri mici sau{0}}mănunchiuri la scară mare-ca aglomerate?

3. Stabilitate-pe termen lung

După 24 de ore, 7 zile sau chiar mai mult, sistemul este încă stabil?

O soluție cu adevărat valoroasă de dispersie de nanotuburi de carbon trebuie să ia în considerare toate cele trei niveluri simultan.

VIII. De ce ultrasunetele pot dispersa SWCNT, dar nu pot fi utilizate la infinit?

Ultrasunetele pot furniza suficientă energie mecanică pentru a sparge aglomeratele CNT, dar ultrasunetele excesive pot scurta tuburile de carbon, pot introduce defecte sau pot modifica performanța finală.

Aceasta este, de asemenea, cea mai comună problemă de „grad” în procesul de dispersie SWCNT.

Efectul ultrasunetelor poate fi înțeles simplu ca: cavitație cu ultrasunete → forfecare locală înaltă → ruptură a aglomeratului → tuburi de carbon se dezbină treptat-

Dar problema este: dacă energia este insuficientă → Aglomeratele nu se vor deschide. Dacă energia este prea mare sau timpul este prea lung → Tuburile de carbon pot suferi daune mecanice.

Ultrasunetele tradiționale sau forfecarea prelungită pot fi utilizate pentru de-gruparea SWCNT, dar pot avea probleme precum consumul ridicat de energie, costurile de procesare și deteriorarea tubului de carbon.

Prin urmare, în producția reală, ceea ce este mai important este: găsirea unui echilibru între „de-eficiența grupării” și „menținerea lungimii tubului de carbon”.

IX. De ce pot dispersanții să contribuie la dispersarea nanotuburilor de carbon cu un singur-perete?

Funcția de bază a unui dispersant este de a stabili noi interacțiuni de stabilizare pe suprafața nanotuburilor de carbon, reducând tendința tuburilor de a se re{0}}agrega.

Luând ca exemplu sistemele apoase, abordările comune includ:

Surfactanți anionici

Surfactanți ne-ionici

Dispersanți polimerici

Molecule amfifile

Acoperire polimerică specifică

De exemplu, agenții tensioactivi precum SDS se pot adsorbi pe suprafața SWCNT, creând o repulsie electrostatică mai evidentă între tuburile de carbon, ajutând astfel la menținerea stării de dispersie. Cercetările înrudite au observat, de asemenea, efectele concentrației de surfactant, concentrației de sare și încărcării de suprafață asupra stărilor de agregare a SWCNT.

Dar dispersanții nu sunt mai buni în cantități mai mari.

Dispersantul excesiv poate aduce:

Reziduuri crescute

Spumă crescută

Modificări de vâscozitate

Impact asupra performanței electrochimice

Probleme ulterioare de acoperire/uscare

Prin urmare, dispersanții trebuie proiectați împreună cu nanotuburi de carbon, solvenți și formula finală.

X. De ce diferiții solvenți au efecte atât de diferite asupra dispersiei nanotuburilor de carbon cu un singur-perete?

Deoarece dacă nanotuburile de carbon se pot dispersa stabil depinde în esență de echilibrul dintre două tipuri de interacțiuni: „tub de carbon-solvent” și „tub de carbon-tub de carbon”.

Dacă solventul are o compatibilitate bună cu suprafața CNT: interacțiunile CNT-solventului se întăresc, în timp ce tendința de reagregare CNT{-CNT-descrește, făcând dispersia mai ușor de stabilizat.

În schimb, dacă solventul nu se potrivește cu CNT, CNT-interacțiuni CNT > CNT-interacțiuni cu solvent, ceea ce face re-aglomerarea ușoară.

Cercetările au descoperit că stabilitatea dispersiei SWCNT în diferite sisteme de solvenți organici poate diferi semnificativ; de exemplu, sistemele mixte DMF/NMP au prezentat o stabilitate mai mare decât solvenții unici în condiții experimentale specifice.

Prin urmare, nu se poate întreba pur și simplu: „Pot nanotuburile de carbon cu un singur perete să se disperseze într-un astfel de-și-un astfel de solvent?”

O întrebare mai precisă ar trebui să fie: „La ce concentrație, în ce solvent, cu ce dispersant și în ce condiții de forfecare pot SWCNT-urile să mențină o dispersie stabilă?”

XI. De ce sunt nanotuburile de carbon cu un singur perete deosebit de greu de dispersat în sistemele apoase?

Suprafețele SWCNT curate au de obicei caracteristici hidrofobe puternice, în timp ce apa este un mediu extrem de polar. Prin urmare, SWCNT-urile curate din apă pură le este de obicei foarte dificil să formeze în mod natural o dispersie individuală stabilă a tubului.

Acesta este motivul pentru care suspensiile apoase de nanotuburi de carbon trebuie de obicei să ia în considerare:

Dispersanții

Modificarea suprafeței

pH

Puterea ionică

Forfecare mare

Ultrasunete

Stabilizatori polimerici

și alți factori.

Este de remarcat faptul că concentrația de sare afectează și stabilitatea dispersiei.

Cercetările au descoperit că, după adăugarea de sare, SWCNT-urile acoperite cu surfactant- prezintă ecranare de sarcină, ceea ce poate duce la agregare; și acest efect poate prezenta, de asemenea, dependență de diametru sau chiar de chiralitate.

Prin urmare, dacă un client are nevoie de o dispersie apoasă de nanotuburi de carbon cu un singur perete-, nu poate să cumpere „pulbere SWCNT” și să adauge direct apă.

XII. Sunt nanotuburile de carbon funcționalizate cu un singur perete-mai ușor de dispersat?

Ele pot îmbunătăți de obicei dispersia în sisteme specifice, dar funcționalizarea nu înseamnă că este mai bună în toate cazurile.

Introducerea grupărilor polare pe suprafața CNT prin oxidare sau alte metode chimice poate îmbunătăți interacțiunea acestuia cu anumiți solvenți sau polimeri polari.

Avantajele unor astfel de metode sunt: ​​Modificarea suprafeței CNT → Îmbunătățirea compatibilității cu mediul → Reducerea re-aglomerării

Dar există și o problemă importantă: funcționalizarea poate modifica structura originală de carbon sp² a nanotuburilor de carbon.

Cercetările înrudite subliniază că, deși tratamentul chimic al suprafeței poate îmbunătăți stabilitatea dispersiei CNT, tratamentul chimic excesiv poate distruge o parte a structurii intrinseci și poate afecta proprietățile mecanice și electrice.

Deci, pentru SWCNT care trebuie să mențină o conductivitate ridicată sau proprietăți optoelectronice speciale: „Mai ușor de dispersat” nu înseamnă neapărat „performanță mai bună cuprinzătoare”.

XIII. Cum ar trebui să fie comparată exact dificultatea de dispersie a pulberii de nanotuburi de carbon cu un singur-pereți și multi-pereți?

Din perspectiva „de-grupării”, SWCNT necesită de obicei procese de dispersie mai rafinate; din perspectiva „aglomerației macroscopice”, atât SWCNT-urile, cât și MWCNT-urile au probleme evidente de aglomerare.

Evaluările cu stele de aici sunt indicații de inginerie relative, nu standarde de testare unificate; rezultatele reale pot varia semnificativ în funcție de lungimea produsului, diametrul tubului, puritatea, tratamentul suprafeței și mediu.

XIV. De ce poate același-nanotub de carbon cu un singur perete să aibă efecte de dispersie complet diferite de la diferiți producători?

Ceea ce determină performanța dispersiei nanotuburilor de carbon nu este doar numele produsului „SWCNT”; structura pulberii și procesul de producție sunt la fel de importante.

De exemplu, doi producători etichetează: SWCNT Puritate Mai mare sau egală cu 99%

Dar efectele reale de dispersie pot fi complet diferite.

Deoarece trebuie luate în considerare și următoarele:

Prin urmare, „SWCNT de-puritate ridicată” nu este egal cu „SWCNT cu cea mai bună-dispersare”.

Pentru aplicații specifice, ceea ce este mai semnificativ este: puritate ridicată + lungime adecvată + stare adecvată a suprafeței + morfologie adecvată a pulberii + proces de dispersie potrivit.

XV. Cum să îmbunătățiți efectul de dispersie al pulberii de nanotuburi de carbon cu un singur perete?

Cea mai eficientă metodă nu este pur și simplu creșterea timpului de agitare, ci optimizarea simultană a stării pulberii, a mediului de dispersie, a dispersantului și a aportului de energie mecanică.

Se poate folosi următoarea abordare:

Pasul 1: Confirmați specificațiile pentru nanotuburi de carbon

Mai întâi confirmați:

Diametrul tubului

Lungime

Puritate

Stare de suprafață

Fie că este funcționalizat

Pasul 2: Determinați mediul de dispersie

Clarificați dacă este:

Apă

NMP

DMF

Etanol

Izopropanol

Soluție de rășină

Alți solvenți organici

Pasul 3: Selectați dispersant

Selectați tipul potrivit în funcție de sistem:

Surfactanți

Dispersanți polimerici

Molecule amfifile

Pasul 4: Optimizați forfecarea

Poate combina: pre-umidificare → Forfecare cu-viteză mare → Ultrasunete → Maturare cu viteză- scăzută, în loc să începeți cu ultrasunete prelungite.

Pasul 5: Evaluați stabilitatea

Cel putin observati:

Dimensiunea inițială a particulelor/starea de aglomerare

Viscozitate

Sedimentare

Supernatant

Stabilitate la depozitare

Abia atunci puteți judeca dacă problema dispersiei este cu adevărat rezolvată sau aglomeratele au fost doar temporar sparte.

XVI. De ce ar trebui să se concentreze și producătorii de nanotuburi de carbon cu un singur perete-pe „performanța de dispersie”?

Pentru că pentru mulți clienți, scopul final al achiziționării de SWCNT nu este de a obține o pungă de pulbere, ci de a obține un nanomaterial care poate intra în formulare și poate funcționa stabil.

În special pentru următoarele aplicații:

Agenți conductori ai bateriei cu litiu

Electronice flexibile

Filme conductoare transparente

Senzori

Materiale compozite conductoare

Polimeri de{0}}înaltă performanță

Materiale de ecranare EMI

Materiale optoelectronice

Ceea ce afectează cu adevărat deciziile de achiziții ale clienților nu este adesea: „Care este puritatea acestui SWCNT?”

Ci mai degrabă: „După ce l-am adăugat în sistemul meu, se poate dispersa stabil?”

Prin urmare, un producător de pulbere de nanotuburi de carbon cu capacitate de aplicare, pe lângă controlul tuburilor de carbon în sine, trebuie să înțeleagă și: pulbere → dispersie → nămol → acoperire/formare → performanță finală-întregul lanț.

XVII. În calitate de producător de pulbere de nanotuburi de carbon, cum îi ajută Shandong Tanfeng clienții să rezolve problemele de dispersie SWCNT?

Shandong Tanfeng se concentrează mai mult pe potrivirea specificațiilor pentru nanotuburi de carbon cu sistemele de aplicații ale clienților, mai degrabă decât pe furnizarea unui model unificat de pulbere de nanotuburi de carbon cu un singur perete-.

Pentru clienții care trebuie să achiziționeze SWCNT, potrivirea produselor poate fi efectuată în jurul următorilor parametri:

Diametrul tubului:Diferitele diametre ale tubului afectează suprafața specifică, structura electronică și comportamentul de dispersie.

Lungime:Lungimea afectează direct raportul de aspect, tendința de încurcare și reologia nămolului.

Puritate:Specificațiile produsului sunt controlate în funcție de cerințele clienților pentru performanța electronică, electrochimică sau a materialelor compozite.

Stare suprafață:Pentru diferite medii, pot fi evaluate următoarele:

SWCNT curat

SWCNT funcționalizat

SWCNT tratat cu suprafață specifică-

Stare pulbere:Concentrați-vă pe aglomerarea de pulbere uscată, stabilitatea la depozitare și dificultatea ulterioară de de-aglomerare.

Potrivirea aplicației:În calitate de producător de pulbere de nanotuburi de carbon, Shandong Tanfeng poate realiza potrivirea specifică a specificațiilor pentru nanotuburi de carbon în funcție de sistemele apoase, pe bază de ulei-, solvent organic, rășină și materiale compozite ale clientului.

Aceasta înseamnă că clienții nu trebuie să aleagă pur și simplu între: „0,8 nm sau 1,2 nm?”

Dar se poate lua în considerare general: diametrul tubului + lungimea + puritatea + starea suprafeței + sistemul de dispersie.

XVIII. Ce întrebări ar trebui puse producătorilor atunci când achiziționează pulbere de nanotuburi de carbon cu un singur perete?

Dacă produsul dvs. final are cerințe pentru stabilitatea dispersiei, cel mai bine este să întrebați atât parametrii structurali ai produsului, cât și datele legate de aplicație-în timpul cotației.

Este recomandat să întrebați cel puțin:

Care este diametrul mediu al tubului SWCNT?

Care este intervalul de lungime?

Cum se testează puritatea carbonului?

Care este conținutul de impurități metalice?

Sunt furnizate date Raman?

Sunt furnizate date TGA?

Este disponibilă caracterizarea TEM/SEM?

Pulberea a suferit un tratament special de uscare?

Există cazuri de dispersie apoasă?

Există date de dispersie în NMP/DMF și în alte sisteme?

Care este dispersantul recomandat?

Care sunt condițiile recomandate de forfecare/ultrasunete?

Pot fi furnizate mostre pentru testarea reală a formulării?

Mai ales nu întrebați doar: "Ce este puritatea SWCNT?"

Mai important, întrebați: „Cum este recomandat ca acest SWCNT să fie dispersat în sistemul meu țintă?” Aceasta este întrebarea care poate reduce cu adevărat costurile de încercare-și-de cercetare și dezvoltare.

XIX. Întrebări frecvente despre dispersia de pulbere de nanotuburi de carbon cu un singur perete

1. De ce nanotuburile de carbon cu un singur perete sunt predispuse la aglomerare?

Deoarece SWCNT-urile au raporturi de aspect ridicate și interacțiuni puternice între-tube van der Waals, făcându-le predispuse să formeze structuri de tip fascicul-. Cercetările recente verifică încă o dată că gruparea naturală a SWCNT-urilor este una dintre provocările de bază în procesarea soluțiilor lor.

2. Sunt nanotuburile de carbon cu un singur perete mai greu de dispersat decât nanotuburile de carbon cu pereți multipli?

Nu neapărat, dar SWCNT-urile prezintă o dificultate mai evidentă de grupare și de{0}}grupare în multe sisteme. Rezultatele specifice sunt, de asemenea, legate de lungime, diametrul tubului, tratamentul de suprafață, puritate și mediu.

3. Pot ultrasunetele să rezolve aglomerarea SWCNT?

Poate îmbunătăți aglomerația, dar timpul și energia ultrasunetelor trebuie controlate. Tratamentul excesiv poate afecta lungimea și structura tubului de carbon.

4. Pot fi adăugate SWCNT direct în apă?

De obicei, SWCNT-urile curate nu pot forma o dispersie individuală stabilă pe termen lung-în apă prin simpla agitare. De obicei sunt necesare dispersanți, modificarea suprafeței sau alte metode de stabilizare.

5. Mai mulți dispersanți sunt mai buni?

Nu. Dispersanții trebuie să obțină o acoperire suficientă a suprafeței și efecte de stabilizare, evitând în același timp un dispersant excesiv care afectează conductivitatea, performanța electrochimică sau procesarea ulterioară.

6. De ce SWCNT-urile care tocmai au fost dispersate se aglomerează din nou după o zi?

Deoarece dispersia mecanică inițială nu distruge neapărat toate structurile stabile ale mănunchiului, iar interacțiunile electrostatice, van der Waals, hidrofobe și sterice din sistem vor modifica continuu starea de aglomerare.

7. Sunt SWCNT funcționalizate neapărat mai ușor de dispersat?

De obicei, ele ajută la îmbunătățirea dispersiei în sisteme polare specifice, dar pot modifica simultan structura intrinsecă și performanța CNT-urilor, astfel încât judecata trebuie combinată cu aplicarea finală.

Nanotuburile de carbon cu un singur perete-sunt greu de dispersat-Ceea ce este cu adevărat dificil este „de-gruparea”, nu „umedarea”

Pulberea de nanotuburi de carbon cu un singur perete este mai greu de dispersat decât multe-pulberi de nanotuburi de carbon cu pereți multipli. Problema fundamentală poate fi rezumată astfel: raportul de aspect ridicat, diametrul mic al tubului și interacțiunile semnificative între tuburi van der Waals fac ca SWCNT-urile să fie extrem de predispuse la formarea unor mănunchiuri stabile-ca structuri de aglomerat.

Prin urmare, rezolvarea problemei de dispersie SWCNT nu se poate baza doar pe: „Adăugați puțin mai mult solvent + amestecați puțin mai mult”.

O abordare mai rezonabilă este: Selectați specificațiile SWCNT adecvate → Controlați starea de aglomerare a pulberii → Selectați mediul de dispersie potrivit → Optimizarea dispersantului → Controlați energia de forfecare/ultrasunete → Verificați stabilitatea-pe termen lung.

Pentru achiziționarea de pulbere de nanotuburi de carbon, acest lucru explică și de ce toate produsele etichetate „nanotuburi de carbon cu un singur perete” pot prezenta efecte de dispersie complet diferite după introducerea aceleiași formulări.

În calitate de producător de pulbere de nanotuburi de carbon, Shandong Tanfeng poate potrivi produse în jurul diametrului tubului SWCNT, lungimea, puritatea, starea suprafeței și sistemul de aplicare și poate oferi recomandări de selecție și dispersie specifice în funcție de sistemele apoase, pe bază de ulei{0}}, solvent organic sau polimeri specifice clientului.

Dacă scopul dvs. nu este pur și simplu să achiziționați pulbere SWCNT, ci să obțineți în cele din urmă materiale din nanotuburi de carbon cu aglomerare scăzută, dispersie ușoară și stabilitate a lotului, atunci includerea „performanței de dispersie” în specificațiile produsului în etapa de achiziție este mai eficientă decât ajustarea repetată a formulării după primirea pulberii.