Modifikatsiyalangan plastmassalar, quvvat akkumulyatorlari va maxsus qoplamalarni tadqiq qilish va ishlab chiqishda uglerod nanotubalari haqiqatan ham ishlashni yaxshilash uchun "sanoat qo'shimchasi" hisoblanadi. Biroq, ko'plab muhandislar boshidanoq muvaffaqiyatsizlikka uchraydi: juda oz qo'shish hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi, ortiqcha qo'shish nafaqat xarajatlarni ko'taribgina qolmay, balki kukunning to'planib qolishiga olib keladi, bu esa ishlov berishda muvaffaqiyatsizlikka olib keladi. Tegishli qo'shilgan uglerod nanotubalarining miqdori qancha? Bu hech qanday taxminlar bilan aniqlangan raqam emas, balki materialshunoslik va reologiyaning o'tish chegarasi bilan belgilanadigan qattiq ko'rsatkich. Ko'r-ko'rona stacking material faqat teskari bo'ladi. Bugungi kunda biz turli stsenariylarda qo'shimcha miqdorni to'liq demontaj qilish uchun haqiqiy miqdoriy ma'lumotlardan foydalanamiz.
1. Asosiy mantiq: nega ko'proq uglerod nanotubalari har doim ham yaxshiroq emas?
Uglerod nanotubalarining qo'shilgan miqdori o'tkazuvchan tarmoqni yaratish uchun "o'tkazuvchanlik chegarasidan" oshib ketishi kerak, ammo chegaradan oshib ketgandan so'ng, ishlashning yaxshilanishi pasayib ketadigan daromadga ega va tizimning yopishqoqligi eksponent ravishda oshib, ishlov berish qobiliyatini sezilarli darajada yomonlashtiradi.
Uglerod nanotubalarining to'g'ri qo'shilgan miqdori qancha ekanligini aniqlash uchun avval perkolatsiya nazariyasini tushunishingiz kerak. Qo'shish miqdori juda kam bo'lsa, quvurlar matritsada izolyatsiya qilinadi va elektr tokini o'tkazmaydi. Qo'shish miqdori kritik nuqtaga (o'tkazuvchanlik chegarasi) yetganda, quvurlar bir zumda bir-birining ustiga chiqadi va uch o'lchovli penetratsion tarmoq hosil qiladi va o'tkazuvchanlik bir necha darajaga oshadi. Biroq, bu burilish nuqtasini kesib o'tib, material qo'shishni davom ettirsangiz, o'tkazuvchanlik o'sishi juda asta-sekin bo'ladi, lekin yuqori -aspekt-nisbati nanozarrachalar tufayli yuzaga kelgan chalkashlik tizimning yopishqoqligining keskin oshishiga olib keladi. Inyeksion kalıplama yoki ekstruziya jarayonlarida yuqori qo'shilish miqdori o'ta yuqori vint momentini, juda yomon oqim va qattiq mo'rtlashuvni anglatadi.
| Qo'shish miqdori diapazoni | Supero'tkazuvchilar tarmoq holati | Makroskopik o'tkazuvchanlikning o'zgarishi | Tizimning viskozitesini oshirish | Qayta ishlash va mexanik ta'sir |
|---|---|---|---|---|
| Eshikdan past (<0.5%) | Izolyatsiya qilingan orollar, bog'lanmagan | Izolyator (<10⁻⁸ S/m) | Juda kichik | Zo'r oqimlilik, mustahkamlash effekti yo'q |
| Perkolatsiya zonasi (0,5-2%) | Tarmoqqa bir zumda kirish | Eksponensial sakrash (10⁻⁴~10¹ S/m) | 50% -100% gacha o'sish | Oqimlik pasaya boshlaydi, antistatik daraja |
| Overload Zone (>3%) | Tarmoqning ortiqcha va o'zaro bog'liqligi | Sekin o'sish (plato davri) | Surge of >300% | Qayta ishlash juda qiyin, qatronlar mo'rtlashishi, stress kontsentratsiyasi |
2. Supero'tkazuvchi plastmassalar stsenariysi: Statik va o'tkazuvchanlikka qarshi darajalarni qanday aniq joylashtirish mumkin?
Supero'tkazuvchi plastmassalarda ko'p devorli uglerod nanotubalarini qo'shish miqdori odatda 1%-5% ni tashkil qiladi, bir devorli uglerod nanotubalari esa atigi 0,05% -0,5% ni talab qiladi. Haddan tashqari qo'shilish plastikning zarba kuchi va sirt porlashini sezilarli darajada yomonlashtiradi.
Uglerod nanotubalarining to'g'ri qo'shilishi miqdoriga kelsak, plastik modifikatsiya qilish eng tipik sinov maydonidir. Turli xil qarshilik maqsadlari qo'shilish miqdorini aniqlaydi. Antistatik darajaga (10⁶-10⁹ Ō/kv) erishish uchun 1-2% MWCNTs kifoya qiladi. Elektromagnit ekranlash darajasiga erishish uchun (<10² Ω/sq), 3-5% is needed. However, it must be noted that when the MWCNT addition amount exceeds 4%, the notched impact strength of most engineering plastics (such as PC, PA) will drop sharply by more than 30%, and the surface of injection-molded parts will become rough and matte.
| Maqsadli samaradorlik darajasi | Yuzaki qarshilik | Tavsiya etilgan MWCNT qo'shimchasi | Tavsiya etilgan SWCNT qo'shimchasi | Mexanik xususiyatlarga ta'siri |
|---|---|---|---|---|
| Anti-statik daraja | 10⁶ - 10⁹ Ō/kv | 1.0 - 2.0 og'irligi% | 0.05 - 0.2 og'irligi% | Engil, kuchlanish kuchi biroz oshadi |
| Supero'tkazuvchilar darajasi | 10³ - 10⁶ Ō/kv | 2.0 - 3.5 og'irligi% | 0.2 - 0.5 og'irligi% | O'rtacha, zarba kuchi pasayishni boshlaydi |
| Elektromagnit himoya darajasi | < 10³ Ω/sq | 4.0 - 8.0 og'irligi% | 0.5 - 2.0 og'irligi% | Jiddiy, material mo'rt bo'ladi, ishlov berish qiyin |
Maʼlumot maʼlumoti: Shandong Tanfeng New Material laboratoriyasining egizak-ekstruziya sinovi maʼlumotlari shaxsiy kompyuter matritsasida.
3. Lityum batareya o'tkazgich qo'shimchasi: 0,02% va 1% o'rtasidagi chegara farqi qayerda?
Lityum batareyali katodlarda bitta devorli uglerod nanotubalarining qo'shilishi-odatda 0,02%-0,1% va ko'p devorli uglerod nanotubalari-0,5%-1,5% ni tashkil qiladi. Juda past daraja uzoq masofali elektr o'tkazgich tarmog'ini qura olmaydi, juda baland bo'lsa, faol moddiy bo'shliqni siqib chiqaradi va elektrod qoplamasi ish faoliyatini juda yomonlashtiradi.
Lityum batareyalar maydonida uglerod nanotubalarining tegishli miqdori bilan kurashayotganda, bu "energiya zichligi" va "elektron o'tkazuvchanlik" o'rtasidagi o'yindir. Uglerod nanotubalarining o'zi litiyni saqlamaydi; juda ko'p qo'shilishi katod kukunining (LFP / NCM) ulushini bilvosita kamaytiradi, batareya quvvatini to'g'ridan-to'g'ri pasaytiradi. Bundan tashqari, CNTlarning yuqori konsentratsiyasi atala kuchli tiksotropiyani rivojlanishiga olib keladi, bu elektrod qoplamasini chizish yoki quritish yoriqlariga juda moyil qiladi.
| Katodli materiallar tizimi | Supero'tkazuvchi qo'shimchalar formulasi | CNT turi va qo'shimcha miqdori | Elektrod varaqlarining qarshiligini pasaytirish | Slurry Viskozite/Qoplama ishlashi |
|---|---|---|---|---|
| Lityum temir fosfat (LFP) | SP + MWCNTs | MWCNTs 0.8 - 1.2 wt% | 40% -50% gacha pasayish | O'rtacha, an'anaviy qoplama |
| Uchlik material (NCM811) | SP + MWCNTs | MWCNTs 0.5 - 0.8 wt% | 30% -40% gacha pasayish | Yaxshi, tarqalishi oson |
| Yuqori-Nikel/Kremniy-Uglerod | SP + SWCNTs | SWCNTs 0.02 - 0.1 wt% | 60% -80% gacha pasayish | Past viskozite, jelleşmeyi nazorat qilish kerak |
4. Qoplamalar va yopishtiruvchi moddalar: yopishqoqlik va o'tkazuvchanlik o'rtasidagi-o'ta tortishish-
Past{0}}qovushqoqlikdagi suyuqlik tizimlarida (masalan, suvga asoslangan qoplamalar, epoksi elimlar) 1,5% dan ortiq uglerod nanotubalarini qo‘shish juda oson jelleşme va parchalanishga olib keladi. Qo'shish miqdorini xavfsiz 0,5%-1,5% oralig'ida nazorat qilish uchun yuqori tomonlar nisbati va-predispersiya texnologiyasiga tayanish kerak.
Suyuq qatronlar tizimlarining bardoshliligi plastiklarga qaraganda ancha past. Egizak vintli ekstruderning kuchli kesish-siz, past yopishqoqlikdagi suyuqliklardagi yuqori CNT qo'shilishi juda oson cho'kindi yoki tarmoq jelini hosil qiladi, bu esa qatronning to'g'ridan-to'g'ri püskürtülmeyen "qora xamir"ga aylanishiga olib keladi. Shu nuqtada, uglerod nanotubalarining tegishli qo'shilish miqdori qancha? Javob: iloji boricha kamroq -aspekt-ko‘rsatkichli naychalardan foydalanish. Misol uchun, SWCNTlarning atigi 0,1% epoksi qatronini o'tkazuvchan qilib qo'yishi mumkin, MWCNTs bir xil ta'sirga erishish uchun 1% gacha qo'shilishi kerak bo'lishi mumkin va MWCNTlarning 1% allaqachon yopishqoqlikni ikki baravar oshirgan.
5. Ishlab chiqaruvchining yutuqlari: Shandong Tanfeng sizga kamroq qo'shimchalar bilan yaxshi ishlashga qanday yordam beradi?
Shandong Tanfeng kabi yuqori{0}}aspekt{1}}nisbati va pasta tayyorlash texnologiyasiga ega manba ishlab chiqaruvchisini tanlash kompozit materialning o'tkazuvchanlik chegarasini sezilarli darajada kamaytirishi, juda kam qo'shilish miqdori bilan o'ta yuqori o'tkazuvchanlik va mexanik ko'rsatkichlarga erishish va ishlov berishning yomonlashishi xavfidan butunlay qochishi mumkin.
Agar siz har doim juda oz qo'shimcha bilan hech qanday ta'sirga ega bo'lmasangiz va ortiqcha ishlov berishga qodir bo'lmasangiz, muammo xom ashyoning o'zida bo'lishi mumkin. Tomonlar nisbatining etarli emasligi, juda past tozalik va tarqalib keta olmaslik - bularning barchasi haqiqiy perkolatsiya chegarasining nazariy qiymatdan ancha yuqori bo'lishiga olib keladi va sizni doimiy ravishda ko'proq material qo'shishga majbur qiladi. Professional CNT ishlab chiqaruvchisi sifatida Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. fundamental texnologiya orqali qo'shimcha miqdorni chegaraga bosishga yordam beradi:
Ultra{0}}Yuqori nisbatli moslashtirish: The percolation threshold is inversely proportional to the aspect ratio. Through precise catalysis, Shandong Tanfeng provides multi-walled/single-walled carbon nanotubes with an aspect ratio >1000. Xuddi shu qo'shilish miqdori ostida, bir-birining ustiga chiqish ehtimoli 3 baravardan ko'proq oshib, LFP akkumulyator tizimidagi MWCNT qo'shilish miqdorini 1,2% dan 0,6% gacha kamaytirishga imkon beradi, shu bilan birga juda past elektrod varag'i qarshiligini saqlab qoladi.
Ultra-Yuqori soflikdagi ayirish:Metall katalizator qoldiqlari elektr o'tkazuvchan tarmoqni buzadigan va batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanishiga- sabab bo'ladi. Shandong Tanfeng 99,9% dan ortiq MWCNT tozaligiga erishish uchun maxsus tozalash jarayonidan foydalanadi. Hech qanday nopokliklar "joyni egallamaydi", samarali qo'shilish miqdori toza bo'ladi.
Paste yechimidan-foydalanishga-tayyor:Shandong Tanfeng chang aglomeratsiyasidan kelib chiqadigan "noto'g'ri qo'shilish" ni butunlay yo'q qilish uchun NMP erituvchisi, suv-va sof qatron tizimlari uchun oldindan disperslangan pastalar taqdim etadi. Mikron darajasidagi dispers zarrachalar hajmi (D90<5 μm) ensures that every gram of CNTs in the formulation is playing its role, helping you painfully squeeze out a 5%-10% profit margin on the formulation sheet.
Xulosa
Asosiy savolga qaytadigan bo'lsak, uglerod nanotubalarining tegishli qo'shilish miqdori qancha? Javob 1% yoki 2% emas, balki tomonlar nisbati, matritsa qutbliligi va ishlov berish usullari bilan birgalikda aniqlangan aniq kritik qiymatdir. Perkolatsiya chegarasini kesib o'tgandan keyin siz to'xtashingiz mumkin; ko'r-ko'rona qo'shimcha materiallar qo'shilishi faqat yopishqoqlik va mo'rtlashuv bilan qaytariladi. Shandong Tanfeng kabi manba ishlab chiqaruvchi tomonidan taqdim etilgan yuqori{4}}aspekt-nisbat, yuqori-tozalik va oldindan{7}}disperslangan pasta mahsulotlariga tayangan holda, “yuqori samaradorlik bilan iz miqdori”ga chinakam erishish uchun “samaradorlik qo‘shmasdan miqdor qo‘shish” botqog‘idan chiqishning eng maqbul yechimidir.