Aglomeratsiya uglerod nanotube kukunining eng katta qiyinligimi?

Amaliy ilovalarda uglerod nanotube kukunining eng katta jarayon qiyinchiliklaridan biri haqiqatan ham aglomeratsiyadir va oddiy quruq kukunni aralashtirish odatda faqat makroskopik aralashtirishni yaxshilashi mumkin. Barqaror CNT to'plamlarini faqat past intensivlikdagi quruq aralashtirish orqali to'liq ajratish juda qiyin.

Uglerod nanotubalari yuqori tomonlar nisbati, nisbatan katta oʻziga xos sirt maydonlari va kuchli quvurlar oʻzaro-oʻzaro taʼsiriga ega boʻlib, ularni tayyorlash, saqlash va tashish vaqtida toʻplamga oʻxshash yoki aglomeratsiyalangan tuzilmalarni-hosil qilishga moyil qiladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, van der Waalsning CNTlar o'rtasidagi o'zaro ta'siri to'plamlar va agregatlarning shakllanishiga yordam beradi, bu ham uzoq vaqtdan beri davom etayotgan dispersiya muammosi bo'lib, chunki uglerod nanotubalari laboratoriya materiallaridan sanoat ilovalariga o'tadi. Ammo bu erda osonlikcha e'tibordan chetda qoladigan muammo bor: "Qora kukunni teng ravishda aralashtirish" ≠ "Uglerod nanotubalarini haqiqatan ham tarqatish". Zavodlar uchun haqiqatan ham hukm qilinishi kerak bo'lgan narsa:

Quruq kukunni aralashtirish CNT aglomeratlarini maqsadli hajmgacha sindira oladimi?

CNTlar matritsaga bir xilda kira oladimi?

Ular keyingi ishlov berishda-qayta aglomeratsiyalanadimi?

Dispersiya paytida CNT uzunligi qisqaradimi?

Ushbu savollar uglerod nanotube kukuni oxir-oqibat o'zining tegishli o'tkazuvchan, mustahkamlovchi yoki elektromagnit ekranlash funktsiyalarini bajarishi mumkinligini aniqlaydi.

I. Nima uchun uglerod nanotube kukuni ayniqsa aglomeratsiyaga moyil?

Uglerod nanotubalarining aglomeratsiyaga moyil bo'lishining asosiy sababi yuqori o'ziga xos sirt maydoni va kuchli quvurlar o'zaro ta'siri{0}}dir, bu esa alohida CNTlarni uzoq muddat davomida bir-biridan ajralib turishni istamaydi.

Uglerod nanotubalari oddiy sharsimon zarrachalar emas.

Ular juda o'ziga xos xususiyatlarga ega:

Nano o'lchamdagi diametri;

Mikron-shkalasi yoki undan ham uzunroq;

Yuqori tomonlar nisbati;

Grafitlangan sirt;

Nisbatan katta samarali aloqa maydoni.

Ko'p sonli CNTlar aloqa qilganda, naychalar o'rtasida to'plamga o'xshash tuzilmalar-hosil bo'ladi. Van der Vaalsning kuchli tortishishi tufayli CNTlar kristalli to'plamlarni hosil qiladi va bu o'z-o'zini yig'ish harakati CNTni qayta ishlash va amaliy dasturlarga ta'sir qiluvchi muhim to'siqdir. CNTlarning yuqori oʻziga xos sirt maydoni, hidrofobik sirt, van-der-Vaals kuchlari va p -p oʻzaro taʼsiri ularning koʻpgina polimerlarda va oddiy erituvchilarda turli oʻlchamdagi agregatlar yoki toʻplamga oʻxshash tuzilmalarni hosil qilishiga olib keladi. Shuning uchun, uglerod nanotube kukunida aglomeratsiyaning ko'rinishi mahsulot sifati past ekanligini anglatmaydi.

Aglomeratsiyaning ma'lum bir darajasi CNT kukunining moddiy xususiyatlaridan biridir.

Haqiqatan ham nazorat qilinishi kerak bo'lgan narsa: aglomeratlar qanchalik kattaligi, ular qanchalik mahkam bog'langanligi va yakuniy tizimga kirgandan so'ng ularni samarali de-aglomeratsiya qilish mumkinmi yoki yo'qmi.

II. Uglerod nanotube kukunidagi "aglomeratsiya" aynan nima?

CNT kukunidagi aglomeratsiya shunchaki bir-biriga yopishgan bir nechta zarrachalar emas, balki alohida naychalar, to'plamga o'xshash tuzilmalar va kattaroq ikkilamchi aglomeratlardan bosqichma-bosqich shakllangan murakkab tuzilma bo'lishi mumkin.

Buni oddiygina uch daraja deb tushunish mumkin:

Birinchi daraja: individual CNT

Bu ideal yagona quvur holati-.

Ikkinchi daraja: CNT to'plami

Bir nechta uglerod nanotubalari bir-biri bilan ma'lum bir yo'nalishda tekislanadi va to'plam hosil qiladi.

Uchinchi daraja: Makroskopik aglomerat

Ko'p sonli CNT to'plamlari yanada chigallashadi va ixcham bo'lib, ko'rinadigan yoki mikron miqyosdagi chang aglomeratlarini hosil qiladi.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, beqaror dispersiya tizimlarida CNTlar avval taxminan 2-6 trubkadan iborat taxminan parallel to'plamlarni, keyin esa uch o'lchovli tarmoq aglomerati tuzilmalarini hosil qilishi mumkin.

Shuning uchun: Zavod tomonidan ko'rilgan kichik qora zarra ichki "zarracha" emas, balki bir-biriga bog'langan uglerod nanotubalarining katta massasi bo'lishi mumkin.

III. Oddiy quruq kukunni to'g'ridan-to'g'ri aralashtirish uglerod nanotubalarini parchalashi mumkinmi?

U makroskopik bir xillikni yaxshilashi mumkin, lekin odatda barqaror CNT to'plamlarini ideal individual naychalarga yoki nozik to'plamga-o'xshash tuzilmalarga to'liq ajrata olmaydi.

Bu "uglerod nanotube quruq kukun dispersiyasi" ni tushunishning kalitidir.

Oddiy quruq aralashtirish uskunalari asosan quyidagilarni ta'minlaydi:

Aralashtirish;

konvektsiya;

ishqalanish;

Siqish;

Muayyan darajada kesish.

U CNT kukunini quyidagilardan aylantirishi mumkin: Katta aglomeratlar → Nisbatan bir xil kukun aralashmasi. Ammo bu quyidagi natijalarga erishishi shart emas: Katta aglomeratlar → Kichik aglomeratlar → CNT to'plamlari → Individual quvur-darajadagi dispersiya.

Mavjud tadqiqotlar CNT quruq{0}}holatdagi mexanik de{1}}aglomeratsiyani ho'l ishlov berish bilan solishtirganda, an'anaviy mexanik aralashtirish aglomeratlarni parchalash uchun kesish, siqish va ishqalanish kabi kuchlardan foydalanishi mumkinligini ta'kidladi, ammo qattiq aglomeratsiyalangan MWCNTlar uchun ko'pincha aglomeratsiya mexanik usullarining imkoniyatlari cheklangan.

Shunday qilib, agar zavod shunday desa: "Biz CNT va qatron kukunini 30 daqiqa davomida aralashtirdik va u allaqachon bir xil ko'rinadi."

Bu xulosa faqat shuni ko'rsatishi mumkin: Makroskopik aralashtirish nisbatan bir xil. Bu hali isbotlay olmaydi: CNT mikroskopik miqyosda to'liq tarqalgan.

IV. Nima uchun quruq kukunni aralashtirish bir xil ko'rinishi mumkin, ammo CNT aglomeratlari hali ham mavjud bo'lishi mumkin?

Chunki makroskopik bir xillik va nano o'lchamdagi bir xillik ikki xil tushunchadir.

Masalan, 100 kg lik qatron partiyasiga 1 kg uglerod nanotubalari qo'shiladi.

Quruq kukunni aralashtirishdan so'ng, u namuna olish idishidan, rangi va vizual ko'rinishidan juda bir xil ko'rinishi mumkin.

Ammo kattalashtirishdan keyin quyidagilar mavjud bo'lishi mumkin:

10 mkm-darajali aglomeratlar;

Bir necha-m-darajali CNT to'plamlari;

Mahalliy yuqori{0}}kontsentratsiyali hududlar;

CNT tarmoqlari to'liq ochilmagan.

Buni quyidagi tushuncha bilan tushunish mumkin:

Haqiqiy maqsad, barcha ilovalar "alohida CNTlarning to'liq tarqalishiga" erishish kerak emas. Haqiqatan ham oqilona maqsad - yakuniy mahsulot ko'rsatkichlariga mos keladigan dispersiya shkalasiga erishishdir.

V. Nima uchun uglerod nanotube quruq kukun dispersiyasi oddiy kukunga qaraganda qiyinroq?

CNTlarning yuqori tomonlar nisbati va yuqori o'ziga xos sirt maydoni oddiy sferik plomba moddalariga nisbatan ularga kuchli bog'lanish va aglomeratsiya tendentsiyalarini beradi.

Taqqoslash mumkin:

Shuning uchun: "Nano kukunlarni faqat aralashtirish tezligini oshirish orqali hal qilish mumkin" deb taxmin qilish mumkin emas. CNT dispersiyasi energiya kirishi, o'zaro ta'sirlar va material tuzilishi bilan birgalikda aniqlanadigan muammodir.

VI. Uglerod nanotube kukuni haqiqatan ham tarqalib ketganligini qanday aniqlash mumkin?

Siz shunchaki rang va vizual kuzatuvga qaray olmaysiz. Hech bo'lmaganda, hukm aglomerat hajmini, mikroskopik morfologiyasini, yopishqoqligini yoki yakuniy ishlashini birlashtirishi kerak.

Ilovaga muvofiq sinov usullarini tanlash tavsiya etiladi.

Ular orasida yakuniy samaradorlik sinovi ko'pincha ma'lum bir zarracha o'lchami sonini ta'qib qilishdan ko'ra mazmunliroqdir.

Chunki agar CNT tizimi mikroskop ostida yaxshi dispers ko'rinsa ham, yakuniy o'tkazuvchanlik yaxshilanmasa, uni haqiqiy jarayon muvaffaqiyati deb hisoblash mumkin emas.

VII. Karbon nanotubka kukuni uchun qanday dispersiya jarayonini qo'llash kerak?

Nisbatan ishonchli yondashuv - bu boshidan maksimal mexanik energiyadan foydalanish o'rniga, "{0}}aralash{1}}de-aglomeratsiyani{3}}barqarorlashtirish-tasdiqlash" bosqichli jarayonidan foydalanishdir.

1-qadam: Oldindan-aralashtirish

Birinchidan, CNTlarga asosiy material yoki dispersiya muhiti bilan bir xil aloqa o'rnatishga ruxsat bering.

2-qadam: Kesishni asta-sekin oshiring

Aglomeratsiya darajasiga qarab mexanik energiyani asta-sekin oshiring.

3-qadam: Zarur bo'lganda ultratovush yoki silliqlashdan foydalaning

Suyuq{0}}fazali tizimlar uchun aglomerat hajmini ultratovush, yuqori kesish yoki maydalash orqali yanada kamaytirish mumkin.

4-qadam: Stabilizatsiya

Qayta aglomeratsiya ehtimolini kamaytirish uchun dispersantlardan yoki tizimga mos keladigan sirtni o'zgartirish usullaridan foydalaning-.

5-qadam: tekshirish

Hech bo'lmaganda, sinov:

Aglomerat hajmi;

Yopishqoqlik;

Sedimentatsiya;

CNT uzunligi;

Yakuniy o'tkazuvchanlik ko'rsatkichi.

Bu yondashuv CNT dispersiyasini tadqiq qilishda keng tarqalgan "aralash{0}}ultratovush-barqarorlik-ishlashini tekshirish" marshruti bilan mos keladi. Tegishli sharhlar, shuningdek, mexanik aralashtirish, ultratovush va stabilizatsiyani CNT suyuqligi-fazasi/kompozit dispersiyasini loyihalashning asosiy bosqichlari sifatida ko'rib chiqadi.

VIII. Turli xil uglerodli nanotube kukunlari uchun dispersiya qiyinligi bir xilmi?

Yo'q. Naychaning diametri, uzunligi, tozaligi, sirt holati va aglomeratsiya darajasi yakuniy dispersiya jarayoniga ta'sir qiladi.

Shuning uchun, to'g'ridan-to'g'ri boshqa birovning "500 Vt + 30 daqiqasini" nusxalash mumkin emas va keyin o'zlarining CNTlari xuddi shunday ta'sirga erishadi deb taxmin qilish mumkin.

CNT dispersiyasi parametrlari quyidagilar bilan birgalikda aniqlanishi kerak: Materiallar xususiyatlari + Qattiq tarkib + O'rta + Dispersant + Uskuna.

IX. Uglerodli nanotube kukuni ishlab chiqaruvchisi sifatida Shandong Tanfeng mijozlarga aglomeratsiya muammolarini hal qilishda qanday yordam beradi?

Haqiqiy qimmatli CNT yetkazib beruvchisi nafaqat kukun spetsifikatsiyasi jadvalini taqdim etishi kerak, balki mijozlarga material parametrlarini haqiqiy dispersiya jarayonlari bilan bog'lashda yordam berishi kerak.

Uglerodli nanotube kukuni ishlab chiqaruvchisi sifatida Shandong Tanfeng mijozning yakuniy dasturiga mos kelishi mumkin:

CNT turi;

Quvur diametri;

Uzunlik;

Poklik;

Maxsus sirt maydoni;

Yuzaki holati;

Ilova tizimi;

Tavsiya etilgan dispersiya yo'nalishi.

Masalan, agar mijoz quyidagilar bilan shug'ullansa:

Supero'tkazuvchilar plastmassalar:Quvur diametri + uzunlik + tomonlar nisbati + ekstruziyani kesish shartlariga asosiy e'tibor

Suvli atala:Namlash + dispersant + kesish / ultratovush + barqarorlikka asosiy e'tibor

NMP tizimi:Erituvchi mosligi + dispersiya holati + qattiq tarkib + yopishqoqlikka asosiy e'tibor

Kauchuk birikmasi:Asosiy e'tibor tomonlar nisbati + o'zaro bog'lanish + aralashtirish jarayoni

Shu sababli, Shandong Tanfengning mahsulot tanlash mantig'i yanada o'zgarishi mumkin: "Qaysi modelni sotish kerak" dan: "Mijoz qanday dispersiya muammosini hal qilishi kerak".

X. Uglerod nanotube kukunida aglomeratsiya sifatsizligining belgisimi?

Buni shunchaki baholab bo'lmaydi, chunki quruq kukun holatida ma'lum darajadagi aglomeratsiya materialning o'ziga xos xatti-harakatidir.

Haqiqatan ham ajratib ko'rsatish kerak bo'lgan narsa:

Oddiy chang aglomeratsiyasioqilona jarayonlar orqali qayta-tarqalishi mumkin.

Ortiqcha-siqilgan aglomeratsiyaochish uchun sezilarli darajada yuqori energiya talab qilinadi.

Materialning sirt holatidan kelib chiqqan aglomeratsiyadispersiya tizimini o'zgartirishni talab qilishi mumkin.

Jarayonli ishlov berish natijasida qaytarilmas aglomeratsiyayakuniy mahsulot ishlashiga allaqachon ta'sir qilgan bo'lishi mumkin.

Shuning uchun, sotib olish paytida, oddiygina talab qilmang: "Kukun mutlaqo aglomeratsiyaga ega bo'lmasligi kerak."

Yana oqilona talab: "Mening maqsadli tizimim va jarayon shartlarimga ko'ra, kukun qanday dispersiya darajasiga erisha oladi?"

XI. TSS

Aglomeratsiya uglerod nanotube kukunining eng katta qiyinligimi?

Aglomeratsiya haqiqatan ham CNT sanoat ilovalaridagi asosiy jarayon qiyinchiliklaridan biridir, ammo bu yagona qiyinchilik emas. Aglomeratsiyaga qo'shimcha ravishda, namlanish, dispersiyaning barqarorligi, aspekt nisbati saqlanishi, yopishqoqlik, interfaal bog'lanish va partiyaning barqarorligi ham hisobga olinishi kerak.

Quruq kukunni aralashtirish to'g'ridan-to'g'ri uglerod nanotubalarini parchalashi mumkinmi?

Bu makroskopik aralashtirishni yaxshilashi mumkin, ammo oddiy quruq kukunni aralashtirish odatda mahkam bog'langan CNT to'plamlarining to'liq ajralishini kafolatlay olmaydi. Agar yakuniy mahsulot mikroskopik dispersiya uchun yuqori talablarga ega bo'lsa, odatda yuqori kesish, eritma birikmasi yoki nam dispersiya talab qilinadi.

Nima uchun uglerod nanotubalari aglomeratlar hosil qilishga moyil?

Asosan kuchli van der Waals naychalararo-oʻzaro taʼsirlari, yuqori oʻziga xos sirt maydoni va bir oʻlchovli yuqori nisbatli tuzilma-bilan bogʻliq.

Ultratovush CNT aglomeratsiyasini to'liq hal qila oladimi?

Bunga kafolat berish mumkin emas. Ultratovush suyuqlik fazasi dispersiyasini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin{1}, ammo ta'sir CNT spetsifikatsiyalari, vosita, dispersant, konsentratsiya va energiya sarfiga bog'liq va haddan tashqari ultratovush CNT uzunligining qisqarishiga olib kelishi mumkin.

Uglerod nanotubalarining nozik dispersiyasi har doim yaxshiroqmi?

Yo'q. Aglomeratning qisqarishi, dispersiyaning barqarorligi, o'tkazuvchan tarmoq va CNT uzunligini saqlash o'rtasida muvozanatni topish kerak.

CNT quruq aralashmasi qanday ilovalar uchun mos keladi?

Quruq aralashtirish kukunni oldindan aralashtirish, polimer quruq aralashmalar, masterbatch va ba'zi kukunlarni qayta ishlash yo'llari- uchun nisbatan mos keladi. Agar yakuniy mahsulot suvli yoki NMP atala bo'lsa, suyuq{2}}fazali dispersiya jarayonlari odatda hali ham talab qilinadi.

CNT kukunini tarqatish oson yoki yo'qligini qanday aniqlash mumkin?

Siz shunchaki poklikka qaray olmaysiz. Bir vaqtning o'zida quvur diametri, uzunligi, o'ziga xos sirt maydoni, chang aglomeratsiya holatini solishtirish tavsiya etiladi va etkazib beruvchilardan maqsadli tizim uchun TEM / SEM va dispersiya testi ma'lumotlarini taqdim etishni talab qiladi.

Shandong Tanfeng dispersiya bo'yicha tavsiyalar bera oladimi?

Ha. Tegishli mahsulotni moslashtirish va dispersiya jarayoni bo'yicha tavsiyalar trubaning diametri, uzunligi, CNT kukunining tozaligi va mijozning suvli, NMP, qatron yoki boshqa dastur tizimlariga asoslangan holda berilishi mumkin.

Uglerod nanotubalarini "bir tekis aralashtirish qiyin" emas-To'g'ri tushunish kerak.

Uglerod nanotubkasi kukunining aglomeratsiyasi uning nanostrukturasidan kelib chiqadigan odatiy ishlov berish muammosidir va oddiy quruq kukunni aralashtirish asosan makroskopik bir xillikni hal qiladi, bu avtomatik ravishda nanooʻlchov de{0}}aglomeratsiyasiga tenglasha olmaydi.

Ba'zi Supero'tkazuvchilar plastmassalar, kukunli kompozit materiallar va masterbatch jarayonlari uchun: Quruq aralashtirish → Yuqori kesish/ekstruziya → Yakuniy ishlov berish butunlay oqilona yo'lga aylanishi mumkin.

Suvli, NMP va boshqa suyuqlik tizimlari uchun:-oldindan namlash → Yuqori kesish → Ultratovush/silliqlash → Stabilizatsiya → Ishlashni tekshirish odatda ko'proq mos keladi.

Va haqiqatan ham ajoyib CNT dispersiya jarayoni emas: "CNTlarni iloji boricha nozik tarzda sindirish." Aksincha: "Iloji boricha CNTlarning samarali uzunligi va tuzilishini saqlab, keraksiz aglomeratlarni ochish uchun etarli energiyadan foydalanish."

Bu, shuningdek, uglerod nanotube kukunini sotib olayotganda eng e'tiborga molik nuqta{0}}material parametrlari boshlang'ich nuqtani belgilaydi va dispersiya jarayoni materialning ishlashi haqiqatan ham chiqarilishi mumkinligini aniqlaydi.

Shandong Tanfeng uglerod nanotube kukuni ishlab chiqaruvchisi sifatida, turli spetsifikatsiyalarga ega uglerod nanotube kukunini ta'minlashdan tashqari, mijozning yakuniy dasturiga ko'ra, quvur diametri, uzunligi, tozaligi, o'ziga xos sirt maydoni va maqsadli dispersiya tizimi kabi o'lchamdagi materiallarga mos kelishi mumkin. Suvli, NMP, qatron birikmasi yoki o'tkazuvchan plastmassa ilovalariga muhtoj bo'lgan mijozlar uchun "qaysi kompaniyaning kukuni arzonroq" ni taqqoslash o'rniga, bir xil dispersiya jarayonida aglomeratsiya holatini, qo'shilish miqdorini, o'tkazuvchanlik samaradorligini va partiyaning barqarorligini to'g'ridan-to'g'ri solishtirish tavsiya etiladi.

Uglerod nanotube kukunining haqiqiy qiymati kukunning o'zi qanchalik bir xil ko'rinishida emas, balki yakuniy mahsulotga kirgandan so'ng tegishli tuzilishga ega samarali funktsional tarmoqni tashkil qila oladimi yoki yo'qmi.