几种类型的纳米填料已经商业化的重要,包括基于碳的填充物。其中最普遍的是炭黑,发现广泛的工业应用,尤其是在汽车轮胎。即使在这样一个良好的技术,进一步的技术进步是可能的和Degussa-Huls已经开发了纳米炭黑,称为ECORAX,由更小、更无序的表面石墨晶体比正常的炭黑。结果增加表面活性提高filler-polymer交互,降低滚动阻力,因此燃油消耗(2%)和废气排放。 碳纳米管和Nanofibre年代另一个重要的类型的碳填充碳纳米管和纳米纤维。多宣传包围了单壁碳纳米管的发展,所谓的派生物,但这些仍在大规模商业生产,相应的多层碳纳米管已经知道了一段时间,而且,在实际商业数量。层由石墨碳和管通常有一个内部的直径ca。5 nm和外部直径ca。10 nm(图1),纳米纤维的直径200纳米也正在生产(如。Pyrograf-III从应用科学Inc .)、美欧洲杯线上买球国俄亥俄州)。Pyrograf-III纤维制造的热解烃的金属催化剂,可保持嵌入纤维的结束。石墨碳纳米管结构和纤维的比例可以改变在一个相当广泛,伴随的表面能量的变化。高纯度的碳纳米管往往和处理过程中产生低出气,与碳纤维和炭黑增强复合材料相比,合成纳米复合材料有大幅减少了颗粒在使用的倾向。因为导电性的碳纳米管和纳米纤维,纳米复合材料有许多降低表面电阻率相比空缺聚合物。这些属性影响复合材料的应用前景。
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图1所示。典型的多层碳纳米管的结构。 |
碳纳米管复合材料
纳米管已使用与各种矩阵树脂复合材料,包括聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯及其混合,聚苯乙烯和高性能聚合物如聚亚苯基硫化(PPS),裴和polyetheretherketone (PEEK)。扩展聚烯烃系统预计在不久的将来。有效分散碳纳米管的聚合物来实现所需的性能至关重要。添加碳纳米管聚合物系统在处理导致粘度的增加,这种影响可能会有所不同从小型显著;然而,将碳纤维相比,可以显著提高熔体流动。综合机械性能报告倾向于与那些发现基于传统的填料和纤维复合材料,包括在某些情况下减少冲击强度。虽然碳纳米管的模量非常高,这尚未被翻译成大的改善复合模量,原因是没有完全理解。 应用程序许多应用领域正在追赶的纳米复合材料,尤其是在纯度和导电性特征上面所提到的是重要的。这些包括托盘和硅片用于微电子、组件与静电放电保护、电磁干扰(EMI)屏蔽和汽车燃料线。PEEK,裴和聚碳酸酯复合材料都被积极地调查。纳米纤维也被用来加强水泥,只有少数%可以增加抗压强度有显著影响,降低裂纹扩展。 都柏林圣三一学院工作还在进展将单壁(管)和多层碳纳米管成为一个发光聚(亚苯基乙烯撑)(PPV)共聚物。纳米复合材料表现出高电导率,重要的三阶非线性光学行为和致发光,同时大幅提高机械强度相对整洁的聚合物。 |