Да ли је агломерација највећа потешкоћа у праху угљеничних наноцеви?

Једна од највећих потешкоћа у процесу праха угљеничних наноцеви у практичним применама је заиста агломерација, а обично мешање сувог праха обично може само да побољша макроскопско мешање. Веома је тешко потпуно одвојити стабилне ЦНТ снопове само сувим мешањем ниског интензитета.

Угљеничне наноцеви имају високе размере страница, релативно велике специфичне површине и снажне интеракције између цеви, што их чини склоним формирању структура налик снопу- или агломерираних током припреме, складиштења и транспорта. Истраживања показују да ван дер Валсове интеракције између ЦНТ-а промовишу формирање снопова и агрегата, што је такође дуготрајан-изазов дисперзије јер угљеничне наноцеви прелазе из лабораторијских материјала у индустријске примене. Али овде постоји проблем који се лако превиђа: „Равномерно мешање црног праха“=„Заиста дисперговање угљеничних наноцеви“. За фабрике, оно што заиста треба проценити је:

Може ли мешање сувог праха да разбије ЦНТ агломерате до циљне величине?

Могу ли ЦНТ равномерно ући у матрицу?

Да ли ће се поново{0}}агломерирати током накнадне обраде?

Да ли ће се дужина ЦНТ-а скратити током дисперзије?

Ова питања одређују да ли прах угљеничних наноцеви на крају може да изврши своју одговарајућу проводну, ојачавајућу или електромагнетну заштиту.

И. Зашто је прах угљеничних наноцеви посебно склон агломерацији?

Основни разлог зашто су угљеничне наноцеви склоне агломерацији је комбиновани ефекат високе специфичне површине и јаких међуцевних интеракција, због чега појединачни ЦНТ не желе да остану одвојени један од другог током дужег периода.

Угљеничне наноцеви нису обичне сферне честице.

Имају веома посебне карактеристике:

Пречник наносмера;

Микронска{0}}скала или чак већа дужина;

Висок однос ширине и висине;

Графитизована површина;

Релативно велика ефективна контактна површина.

Када велики број ЦНТ дође у контакт, структуре попут снопа{0}} се лако формирају између цеви. ЦНТ формирају кристалне снопове због снажне ван дер Валсове привлачности, а ово понашање само{2}}агрегације је важна препрека која утиче на обраду ЦНТ-а и практичне примене. Висока специфична површина, хидрофобна површина, ван дер Валсове силе и π-π интеракције ЦНТ-а доводе до тога да они формирају агрегате или структуре попут снопа- различитих величина у многим полимерима и уобичајеним растварачима. Стога, појава агломерације у праху угљеничних наноцеви не значи нужно да је квалитет производа лош.

Одређени степен агломерације је сам по себи једна од карактеристика материјала ЦНТ праха.

Оно што заиста треба да се контролише је: колико су агломерати велики, колико су чврсто повезани и да ли се могу ефикасно де-агломерисати након уласка у коначни систем.

ИИ. Шта је тачно "агломерација" у праху угљеничних наноцеви?

Агломерација у ЦНТ праху није само неколико честица које се лепе заједно, већ може бити сложена структура формирана корак по корак од појединачних цеви, структура попут снопа{0}}и већих секундарних агломерата.

Може се једноставно схватити као три нивоа:

Први ниво: Индивидуални ЦНТ

Ово је идеално једно{0}}стање.

Други ниво: ЦНТ Бундле

Више угљеничних наноцеви се поравнавају једна са другом у одређеном правцу, формирајући сноп.

Трећи ниво: Макроскопски агломерат

Велики број снопова ЦНТ-а додатно се заплиће и збија, формирајући видљиве или микронске{0}}агломерате праха.

Истраживања су приметила да ЦНТ у нестабилним дисперзионим системима могу прво да формирају приближно паралелне снопове који садрже око 2-6 цеви, а затим даље формирају тродимензионалне мрежне агломератне структуре.

Стога: мала црна честица коју фабрика види можда није „честица“ изнутра, већ велика маса испреплетених угљеничних наноцеви.

ИИИ. Може ли обично мешање сувог праха директно разбити угљеничне наноцеви?

Може да побољша макроскопску униформност, али обично не може у потпуности да раздвоји стабилне ЦНТ снопове у идеалне појединачне цеви или фине структуре налик снопу{0}}.

Ово је кључ за разумевање "дисперзије сувог праха угљеничних наноцеви".

Обична опрема за суво мешање углавном обезбеђује:

мешање;

Конвекција;

Трење;

Цомпрессион;

Одређени степен смицања.

Може да претвори ЦНТ прах из: Великих агломерата → Релативно уједначене мешавине праха. Али то не мора нужно да постигне: Велики агломерати → Мали агломерати → ЦНТ снопови → Појединачна дисперзија на нивоу цеви-.

Постојећа истраживања су посебно упоређивала механичку де-агломерацију ЦНТ у сувом-стању са мокром обрадом, истичући да традиционално механичко мешање може да користи силе као што су смицање, компресија и трење за разбијање агломерата, али за чврсто агломериране МВЦНТ, де-могућност де-агломерације је често ограничена способност механичких метода агломерације.

Дакле, ако фабрика каже: „Мешали смо ЦНТ и прах смоле заједно 30 минута, и већ изгледа једнолично.“

Овај закључак може само да укаже: Макроскопско мешање је релативно уједначено. То још не може да докаже: ЦНТ су потпуно распршени на микроскопској скали.

ИВ. Зашто мешање сувог праха може изгледати уједначено, али ЦНТ агломерати и даље могу постојати?

Зато што су макроскопска униформност и униформност наноразмера два потпуно различита концепта.

На пример, 1 кг угљеничних наноцеви се додаје у серију од 100 кг смоле.

Након мешања сувог праха, може изгледати веома уједначено из посуде за узорковање, боја и визуелни изглед.

Али након повећања, следеће може и даље постојати:

агломерати на нивоу од 10 μм{1}};

Неколико ЦНТ пакета на нивоу-μм-;

Локални региони{0}}са високе концентрације;

ЦНТ мреже нису у потпуности развијене.

Ово се може разумети следећим концептом:

Стварни циљ није да све апликације морају постићи „потпуну дисперзију појединачних ЦНТ-ова“. Заиста разуман циљ је да се постигне скала дисперзије која одговара перформансама финалног производа.

В. Зашто је дисперзија сувог праха од угљеничних наноцеви тежа од обичног праха?

Висок однос страница и висока специфична површина ЦНТ-а дају им јачу склоност преплитању и агломерацији у поређењу са обичним сферичним пунилима.

Може се направити поређење:

Стога се не може једноставно претпоставити да: "Нано прахови се могу решити само повећањем брзине мешања." ЦНТ дисперзија је проблем који је заједнички одређен уносом енергије, међуфазним интеракцијама и структуром материјала.

ВИ. Како проценити да ли је прах угљеничних наноцеви заиста распршен?

Не можете само гледати у боју и визуелно посматрање. У најмању руку, процена треба да комбинује величину агломерата, микроскопску морфологију, вискозитет или коначне перформансе.

Препоручљиво је одабрати методе испитивања у складу са апликацијом.

Међу њима, коначно тестирање перформанси је често значајније него само тражење одређеног броја величине честица.

Јер чак и ако ЦНТ систем изгледа добро распршен под микроскопом, ако се коначна проводљивост не побољша, то се не може сматрати правим успехом процеса.

ВИИ. Који процес дисперзије треба користити за прах угљеничних наноцеви?

Релативно поуздан приступ је коришћење степенованог процеса „пре-верификације претходног мешања{1}}де-агломерације-стабилизације-,“ уместо коришћења максималне механичке енергије од самог почетка.

Корак 1: Претходно{1}}мешање

Прво дозволите ЦНТ-има да успоставе уједначен контакт са главним материјалом или дисперзионим медијумом.

Корак 2: Постепено повећавајте смицање

Постепено повећавајте механичку енергију према степену агломерације.

Корак 3: Користите ултразвук или брушење када је потребно

Код система течне{0}}фазе, величина агломерата се може додатно смањити ултразвуком, високим смицањем или млевењем.

Корак 4: Стабилизација

Користите дисперзанте или методе модификације површине које су прикладне за систем да бисте смањили вероватноћу поновне{0}}агломерације.

Корак 5: Верификација

У најмању руку, тестирајте:

Величина агломерата;

вискозност;

Седиментација;

ЦНТ дужина;

Коначне проводне перформансе.

Овај приступ је у складу са уобичајеним путем у истраживању ЦНТ дисперзије „мешање{0}}ултразвука-стабилизације-верификације{2}}. Сродни прегледи такође третирају механичко мешање, ултразвук и стабилизацију као главне кораке у дизајну ЦНТ течне{4}}фазе/композитне дисперзије.

ВИИИ. Да ли је тешкоћа дисперзије иста за различите прахове угљеничних наноцеви?

Бр. Пречник цеви, дужина, чистоћа, површинско стање и степен агломерације утичу на коначни процес дисперзије.

Стога се не може директно копирати туђе: „500 В + 30 минута“, а затим претпоставити да ће њихови сопствени ЦНТ нужно постићи исти ефекат.

Параметри ЦНТ дисперзије морају се одредити у комбинацији са: спецификацијама материјала + садржајем чврсте материје + медијумом + дисперзантом + опремом.

ИКС. Као произвођач угљеничних наноцеви у праху, како Схандонг Танфенг помаже купцима да реше проблеме агломерације?

Заиста вредан добављач ЦНТ-а не би требало само да обезбеди табелу са спецификацијама праха, већ би такође требало да помогне купцима да повезују параметре материјала са стварним процесима дисперзије.

Као произвођач праха угљеничних наноцеви, Схандонг Танфенг може да се подудара око коначне примене купца:

ЦНТ тип;

Пречник цеви;

Дужина;

Пурити;

Специфична површина;

Стање површине;

Систем апликација;

Препоручени правац дисперзије.

На пример, ако се клијент бави:

Кондуктивна пластика:Кључни фокус на пречник цеви + дужина + однос ширине и висине + услови смицања екструзије

Водена каша:Кључни фокус на влажење + дисперзант + смицање/ултразвук + стабилност

НМП систем:Кључни фокус на компатибилност растварача + стање дисперзије + чврсти садржај + вискозитет

мешање гуме:Кључни фокус на пропорцији + међуфазном везивању + процесу мешања

Стога се логика избора производа Схандонг Танфенга може даље померити са: „Који модел продати“, на: „Који проблем дисперзије купац треба да реши“.

Кс. Да ли је агломерација у праху угљеничних наноцеви знак лошег квалитета?

Не може се једноставно проценити на овај начин, јер је одређени степен агломерације у стању сувог праха уобичајено понашање самог материјала.

Оно што заиста треба разликовати је:

Нормална агломерација прахамогу се поново{0}}распршити путем разумних процеса.

Пре{0}}збијена агломерацијаза отварање је потребна знатно већа енергија.

Агломерација узрокована површинским стањем материјаламоже захтевати промену дисперзионог система.

Неповратна агломерација узрокована процесним третманомможда је већ утицало на перформансе финалног производа.

Стога, приликом набавке, немојте једноставно захтевати: "Прах не сме имати апсолутно никакву агломерацију."

Разумнији захтев је: "Који ниво дисперзије прах може постићи под мојим циљним системом и условима процеса?"

КСИ. ФАК

Да ли је агломерација највећа потешкоћа праха угљеничних наноцеви?

Агломерација је заиста једна од основних потешкоћа у процесу у ЦНТ индустријским апликацијама, али није једина потешкоћа. Поред агломерације, потребно је узети у обзир влажење, стабилност дисперзије, очување односа ширине и висине, вискозитет, међуфазну везу и стабилност серије.

Може ли мешање сувог праха директно да разбије угљеничне наноцеви?

Може побољшати макроскопско мешање, али обично мешање сувог праха обично не може гарантовати потпуну дисоцијацију чврсто везаних ЦНТ снопова. Ако финални производ има високе захтеве за микроскопску дисперзију, типично је потребно додатно високо смицање, мешање растопљене масе или мокра дисперзија.

Зашто су угљеничне наноцеви склоне формирању агломерата?

Углавном се односи на јаке интер{0}}ван дер Валсове интеракције између цеви, високу специфичну површину и једнодимензионалну структуру високог односа ширине и висине.

Може ли ултразвук у потпуности решити агломерацију ЦНТ-а?

Не може се гарантовати. Ултразвук може значајно да побољша дисперзију течне{1}}фазе, али ефекат зависи од ЦНТ спецификација, медијума, дисперзанта, концентрације и уноса енергије, а прекомерни ултразвук може да изазове смањење ЦНТ дужине.

Да ли је финија дисперзија угљеничних наноцеви увек боља?

Не. Потребно је пронаћи равнотежу између смањења агломерата, стабилности дисперзије, проводне мреже и очувања дужине ЦНТ-а.

За које примене је ЦНТ суво мешање погодно?

Суво мешање је релативно погодно за претходно{0}}мешање праха, суво мешање полимера, мастербатцх и неке путеве обраде праха. Ако је коначни производ водена или НМП суспензија, процеси дисперзије у течној{2}}фази су обично још увек потребни.

Како проценити да ли се ЦНТ прах лако распршује?

Не можете само гледати на чистоћу. Препоручује се да се истовремено упореди пречник цеви, дужина, специфична површина, стање агломерације праха и захтевају од добављача да обезбеде ТЕМ/СЕМ и податке о испитивању дисперзије за циљни систем.

Може ли Схандонг Танфенг дати препоруке за дисперзију?

Да. Одговарајуће препоруке за усклађивање производа и процес дисперзије могу се дати на основу пречника цеви, дужине, чистоће ЦНТ праха и купчевих водених, НМП, смолних или других система примене.

Угљеничне наноцеви нису „тешке за равномерно мешање“-Напротив, шта значи права дисперзија треба да се правилно разуме

Агломерација праха угљеничних наноцеви је типичан изазов у ​​процесу обраде изазван његовом наноструктуром, а обично мешање сувог праха углавном решава макроскопску униформност, што се не може аутоматски изједначити са де-агломерацијом на наноскали.

За неке проводљиве пластике, композитне материјале у праху и процесе мастербатцх-а: Суво мешање → Високо смицање/екструзија → Завршна обрада може у потпуности постати разуман пут.

За водене, НМП и друге течне системе: Пре-квашење → Високо смицање → Ултразвук/брушење → Стабилизација → Верификација перформанси је обично прикладнија.

И заиста одличан процес дисперзије ЦНТ-а није: „Разбијање ЦНТ-а што је могуће финије“. Али радије: "Користећи довољно енергије за отварање нежељених агломерата уз очување ефективне дужине и структуре ЦНТ-а што је више могуће."

Ово је такође најважнија тачка при куповини праха{0}}угљичних наноцеви, параметри материјала одређују почетну тачку, а процес дисперзије одређује да ли се перформансе материјала заиста могу ослободити.

Као произвођач праха угљеничних наноцеви, Схандонг Танфенг, осим што обезбеђује прах угљеничних наноцеви различитих спецификација, такође може да усклади материјале са димензијама као што су пречник цеви, дужина, чистоћа, специфична површина и циљни систем дисперзије према коначној примени купца. За купце којима су потребне водене, НМП, смеше са смолом или проводне пластике, уместо да једноставно упоређују „прашак које компаније је јефтинији“, препоручљиво је да директно упореде стање агломерације, количину додавања, проводљиве перформансе и стабилност серије под истим процесом дисперзије.

Права вредност праха угљеничних наноцеви не лежи у томе колико сам прах изгледа униформно, већ у томе да ли може да формира ефикасну функционалну мрежу са одговарајућом структуром након уласка у финални производ.