Yn nyfroedd dwfn plastigau a deunyddiau adeiladu wedi'u haddasu, mae enw nanotiwbiau carbon wedi bod yn daranllyd ers amser maith. Fodd bynnag, mae llawer o beirianwyr llunio yn methu cyn gynted ag y byddant yn dechrau: mae dympio mewn pentwr o bowdr du nid yn unig yn methu ag atgyfnerthu ond mewn gwirionedd yn achosi i'r matrics ddod yn frau a llifadwyedd i ddymchwel. Daw hyn â ni at-gwestiwn craff enaid heddiw: faint o welliant perfformiad y gall nanotiwbiau carbon ei gyfrannu at blastigau/rwber/concrit wedi'u hatgyfnerthu? Beth yw'r swm ychwanegol? Dywed rhai bod adio 0.5% yn dyblu cryfder, dywed eraill nad yw ychwanegu yn gwneud unrhyw wahaniaeth o gwbl. Nid yw hyn yn dreth ar gudd-wybodaeth a delir i'r deunydd ei hun o bell ffordd, ond yn hytrach yn gêm greulon rhwng y rhwydwaith nano un dimensiwn a chydnawsedd rhyngwynebol y matrics macrosgopig. Heddiw, byddwn yn rhwygo'r clogyn marchnata i ffwrdd ac yn defnyddio data craidd caled wedi'i fesur i ddatgelu'n llwyr wir bŵer ymladd CNTs yn y tair system matrics hyn.
1. Atgyfnerthu Plastig: Faint sydd ei Angen i Wneud Plastigau Anodd a Dargludol?
Wrth atgyfnerthu plastigion â nanotiwbiau carbon, dim ond swm adio hynod isel o 1-3wt% sydd ei angen i gynyddu cryfder tynnol 40% -80% a rhoi swyddogaethau gwrth-statig parhaol a dargludol thermol i'r matrics.
Fel arfer mae angen ychwanegu dros 20% ar blastigau wedi'u llenwi â ffibr gwydr traddodiadol neu fwynau, sydd nid yn unig yn aberthu llif y deunydd yn ddifrifol ond hefyd yn gwneud rhannau wedi'u mowldio â chwistrelliad yn arw ar yr wyneb. Mae plastigau atgyfnerthu nanotiwb carbon, fodd bynnag, yn dibynnu ar "rebar nanoscale." Mae ychydig iawn o CNTs yn cydblethu i rwydwaith o fewn y toddi plastig, gydag un pen yn cloi ar y segmentau cadwyn polymerau a'r pen arall yn dargludo straen. Pan fydd grym allanol yn tynnu, mae'r tiwbiau'n defnyddio llawer iawn o egni trwy fecanweithiau tynnu allan a phontio. Yn bwysicach fyth, mae ychwanegiad o 1-2% yn fwy na'r trothwy trylifiad dargludol, gan droi plastig inswleiddio yn ddeunydd gwrth-sefydlog yn uniongyrchol - rhywbeth na all llenwyr traddodiadol ond breuddwydio amdano.
| Dangosydd Perfformiad Plastig (PA66 fel enghraifft) | Resin Pur | Plastig wedi'i Atgyfnerthu CNT (ychwanegiad 2wt%) | Gwella Perfformiad | Ffynhonnell Awdurdodol/Cyfeirnod Data |
|---|---|---|---|---|
| Cryfder Tynnol | 80 MPa | 115 - 145 MPa | +40% - 80% | Cyfansoddion Rhan B |
| Gwrthsefyll Arwyneb | >10¹⁵ Ω/sg | 10³ - 10⁵ Ω/sg | Gwrth{0}}sefydlog parhaol wedi'i gyflawni | Labordy Cais Shandong Tanfeng |
| Tymheredd Gwyriad Gwres (HDT) | 75 gradd | 105 gradd | +30 gradd | Journal of Polymer Materials |
| Mynegai Llif Toddwch (MFI) | Llinell sylfaen | Wedi gostwng ychydig ond yn dal yn chwistrelladwy | Gwell o lawer nag ychwanegiad ffibr gwydr 20%. | Cymhariaeth fesur proses mowldio chwistrellu |
2. Atgyfnerthu Rwber: Pam y Gall Amnewid Hanner y Carbon Du?
Mae ychwanegu nanotiwbiau carbon 2-5wt% i systemau rwber nid yn unig yn gwella ymwrthedd gwisgo o fwy na 50% ond hefyd yn adeiladu rhwydwaith dargludol thermol, gan ddatrys y pwynt poen angheuol o gynhyrchu gwres hysteresis mewn cynhyrchion rwber.
Ers canrif, mae brenin diamheuol y diwydiant rwber wedi bod yn garbon du, yn aml yn cael ei ychwanegu ar 40-50 rhan. Ond nid yn unig y mae carbon du yn drwm; mae ei ddargludedd thermol yn eithriadol o wael, gan achosi teiars i orboethi'n fewnol ar gyflymder uchel a byrstio. Mae rwber wedi'i atgyfnerthu â nanotiwb carbon yn gweithredu fel "micro-wanwyn" mecanyddol ac fel "priffordd" ar gyfer dargludiad gwres. Mae defnyddio 2-5 rhan o CNTs i ddisodli 10-20 rhan o garbon du yn cynnal yr un caledwch tra'n gwella cryfder rhwygo a gwrthsefyll gwisgo yn ddramatig, a dyblu dargludedd thermol, gan ymestyn bywyd morloi a theiars rwber deinamig yn fawr.
| Dangosydd Perfformiad Rwber (NBR fel enghraifft) | System Du Carbon Pur (50 awr) | Carbon Black 40phr + CNT 3phr | Gwella Perfformiad | Eglurhad Mecanwaith |
|---|---|---|---|---|
| Colli crafiad Akron | Llinell sylfaen (0.15 cm³) | 0.07 - 0.08 cm³ | Gwelliant ymwrthedd gwisgo 50%+ | Mae rhwydwaith un dimensiwn yn atal lluosogi crac |
| Dargludedd Thermol | 0.2 W/m·K | 0.45 W/m·K | Dargludedd thermol wedi dyblu | Mae priffordd phonon CNT yn gwasgaru gwres |
| Cryfder rhwyg | 35 kN/m | 50 kN/m | +42% | Tynnu{0}}allan a phontio egni straen afradlon |
| Mooney Viscosity | Cymharol uchel | Wedi lleihau'n sylweddol | Gwell llif prosesu | Cyfanswm cynnwys llenwi wedi'i leihau |
3. Atgyfnerthu Concrit: A all Ychydig Ddiferion o Hylif Du Atal Cracio?
Mae'r trothwy ar gyfer concrid wedi'i atgyfnerthu â nanotiwb carbon yn hynod o isel. Dim ond ychwanegiad olrhain o 0.05-0.1wt% sydd ei angen i gynyddu cryfder cywasgol 20% -30% ac atal lluosogiad micro-grac yn sylweddol.
Mae concrit yn ddeunydd brau macrosgopig, wedi'i lenwi'n fewnol â mandyllau capilari graddfa micron a-graciau micro. Egwyddor concrit wedi'i atgyfnerthu â nanotiwb carbon yw "micro-sutures." Yn ystod yr adwaith hydradu, mae CNTs gwasgaredig yn ymestyn ar draws y micro-graciau brodorol hyn fel pwythau, gan atal lledaeniad craciau ymhellach. Mae swm adio eithriadol o isel (dim ond ychydig o ddegau i gant o gramau fesul metr ciwbig o goncrit) yn dwysáu'r mandyllau microsgopig, nid yn unig yn cynyddu cryfder cywasgol a hyblyg yn sylweddol ond hefyd yn gwella'n sylweddol anathreiddedd a gwrthsefyll dadmer.
| Dangosydd Perfformiad Concrit (meincnod C30) | Concrit Plaen | Concrit CNT (ychwanegiad 0.08wt%) | Gwella Perfformiad | Ffynhonnell Awdurdodol/Cyfeirnod Data |
|---|---|---|---|---|
| Cryfder Cywasgol 28 Diwrnod | 30 MPa | 37 - 39 MPa | +20% - 30% | Adeiladu a Deunyddiau Adeiladu |
| Cryfder Hyblyg | 4.0 MPa | 5.2 - 5.5 MPa | +30% | Cryfhau caledwch, craciau pontio |
| Cwymp (Ymarferoldeb) | Llinell sylfaen | Wedi gostwng ychydig (angen lleihäwr dŵr) | Yn cwrdd â gofynion pwmpio | Gwirio dyluniad cymysgedd peirianneg gwirioneddol |
| Crebachu Sychu 28-Diwrnod | Llinell sylfaen | Gostyngiad o 25% | Atal crac sylweddol | Shandong Tanfeng profi gwasgariad dyfrllyd |
4. Y Realiti Harsh: Pam Mae Ychwanegu CNTs yn Troi Eich Deunydd yn Wastraff?
Y rheswm sylfaenol dros welliant perfformiad cyfyngedig nanotiwbiau carbon mewn plastigau, rwber a choncrit yw'r crynhoad difrifol a achosir gan ryngweithiadau cryf nanoscale a'r cydnawsedd rhyngwynebol hynod o wael â'r matrics.
Ni waeth pa mor drawiadol yw'r data damcaniaethol, os na ellir ei wasgaru, mae'n wastraff. Mae nanotiwbiau carbon yn ysgafn iawn gyda grymoedd rhyng-tiwb van der Waals enfawr. Os yw powdr sych yn cael ei daflu'n uniongyrchol i allwthiwr sgriw dwbl neu gymysgydd sment, ni ellir ei dorri'n ddarnau. Mae crynoadau heb eu gwasgaru nid yn unig yn methu ag atgyfnerthu ond mewn gwirionedd maent yn ffurfio pwyntiau crynhoad straen enfawr o fewn y matrics. Pan fydd grym allanol yn cael ei gymhwyso, mae'r plastig yn torri'n uniongyrchol o'r agglomerates; cryfder concrit yn lle hynny plymio. Yn ogystal, mae wyneb tiwbiau carbon yn anadweithiol. Heb addasiad arwyneb wedi'i dargedu ar gyfer y matrics, ni all y tiwbiau bondio â'r plastig / rwber, ac mae dadbondio rhyngwynebol yn digwydd cyn gynted ag y bydd grym yn cael ei gymhwyso.
5. Grymuso Gwneuthurwr: Sut Mae Shandong Tanfeng yn Torri'r Datgloi Cydnawsedd Rhyngwynebol?
Dewis gwneuthurwr ffynhonnell fel Shandong Tanfeng sy'n meistroli'r technolegau craidd o addasu wyneb wedi'i addasu a gwasgariad ymlaen llaw yw'r unig lwybr byr i groesi'r bwlch cydnawsedd rhyngwynebol ac atgyfnerthu plastigau / rwber / concrit yn wirioneddol â nanotiwbiau carbon.
Gan mai gwasgariad a rhyngwyneb yw'r achosion gwraidd, yr atebion yw "gwirionedd a bondio cryf." Fel gwneuthurwr CNT proffesiynol, mae Shandong Tanfeng New Material Technology Co, Ltd yn datgloi gwir bŵer ymladd CNTs i chi o'r ffynhonnell synthesis:
Ultra{0}}Purdeb Uchel yn Dileu Ffynonellau Crynodiad Straen:Gweddillion metel yw'r tramgwyddwyr sy'n achosi embrittled lleol mewn plastigau a choncrit. Mae Shandong Tanfeng yn defnyddio prosesau puro arbenigol i wasgu gweddillion metel yn gadarn o dan 20 ppm, gan sicrhau nad yw'r llenwad ei hun yn dod yn ddiffyg strwythurol yn y matrics.
Mae Cymhareb Agwedd Addasedig yn Cyd-fynd â'r Matrics:Mae angen tiwbiau hir ar blastigion i adeiladu rhwydweithiau; mae angen tiwbiau byr ar goncrit er mwyn atal rhag mynd yn sownd. Trwy ei system gatalytig hunanddatblygedig, gall Shandong Tanfeng ddarparu CNTs wedi'u haddasu gyda chymarebau agwedd yn amrywio o 100 i 1500 yn ôl yr angen, gan gydweddu'n union â gofynion rheolegol a mecanyddol gwahanol fatricsau.
Yn barod-i-Defnyddio Carrier Masterbatches/Pastes:Gan dargedu pwynt poen crynhoad powdr sych, mae Shandong Tanfeng yn darparu prif sypiau resin wedi'u haddasu ar gyfer plastigau, cyn-gampau gwasgaredig EPDM/NBR ar gyfer rwber, a gwasgariadau dyfrllyd effeithlonrwydd uchel ar gyfer concrit. Trwy addasu wynebau perchnogol a phrosesau crynhoad pwysedd uchel, cyflawnir gwir wahanu tiwb sengl, a chaiff grwpiau swyddogaethol sy'n gydnaws â'r matrics eu himpio ar waliau'r tiwb, gan ganiatáu i'r rhwydwaith un dimensiwn ledaenu'n berffaith mewn plastigau, rwber a sment, gan ddarparu'r atgyfnerthiad mecanyddol o 30%+ a addawyd.
Casgliad
Gan ddychwelyd at y cwestiwn craidd: faint o welliant mewn perfformiad y gall nanotiwbiau carbon ei gyfrannu at blastigau/rwber/concrit cyfnerthedig? Beth yw'r swm ychwanegol? Mae ychwanegu 1-3% at blastigion yn cynyddu cryfder o hanner; ychwanegu 2% i rwber dyblau gwisgo ymwrthedd; mae ychwanegu 0.08% at goncrit yn cynyddu cryfder cywasgol 30% - mae'r rhain yn ddata ymarferol profedig. Ond mae hyn i gyd yn seiliedig ar y rhagosodiad o ddileu crynhoad a phontio'r rhyngwyneb. Dibynnu ar y purdeb uchel, cymarebau agwedd wedi'u haddasu, a thechnolegau cyn-gwasgaru aml-gludwr gwneuthurwr ffynhonnell fel Shandong Tanfeng i groesi'r bwlch proses o nano i facro yw'r unig ffordd i nanotiwbiau carbon ddod yn offeryn lladd ar gyfer addasu matrics traddodiadol, yn hytrach na gwastraff ar y llinell gynhyrchu.