V mnoha pokročilých průmyslových a speciálních materiálových složeních inženýři často čelí kritické otázce: mohou uhlíkové nanotrubice odolat extrémním provozním podmínkám? Například povlaky odolné proti vysokým-teplotám kolem leteckých motorů, anti-korozní obložení pro chemické silné kyselé a alkalické reaktory nebo materiály-zpomalující hoření pro vysokonapěťové kabely-. Jak stabilní jsou uhlíkové nanotrubice v prostředí vysoké teploty / silné kyseliny / silné zásady? Pokud nejsou tyto fyzikálně-chemické hranice jasně pochopeny, přidání nejenže nedosáhne očekávaného výkonu, ale může také vést k vážným technickým nehodám. Dnes použijeme skutečná testovací data k odhalení skutečného výkonu uhlíkových nanotrubic v extrémních podmínkách.
Vysokoteplotní{0}}stabilita uhlíkových nanotrubiček: Oxidace je jedinou Achillovou patou
V prostředí inertního plynu nebo vakua mohou uhlíkové nanotrubice odolat teplotám blížící se 3000 stupňům. Ve vzduchu obsahujícím kyslík- však oxidační rozklad začíná nad 400 °C.
Uhlíkové nanotrubice se skládají z čistých uhlíkových-uhlíkových vazeb sp², což jim dává extrémně vysokou tepelnou stabilitu. V praktických aplikacích však naprostá většina prostředí obsahuje kyslík. Klíčovým faktorem určujícím odolnost uhlíkových nanotrubic proti oxidaci ve vzduchu je „hustota defektů“ a „stupeň grafitizace“ stěn trubice. Nečistoty amorfního uhlíku a atomy uhlíku ve strukturních defektech mají vyšší energii a jsou preferovanými místy útoku kyslíku při vysokých teplotách.
| Typ uhlíkové nanotrubice | Stupeň grafitizace | Počáteční oxidační teplota ve vzduchu (Ti) | Zbytková míra při 800 stupních ve vzduchu | Tolerance teploty v inertním plynu |
|---|---|---|---|---|
| Hrubé vícestěnné-trubky (nízká čistota) | Nízký | ~350 stupňů | >5 % (vysoký obsah popela) | 2000 stupňů |
| Vysoce{0}}čistota více-stěnné trubky (99 % a více) | Relativně vysoká | ~450 stupňů | <0.5% | 2500 stupňů |
| Jednostěnné uhlíkové nanotrubičky- | Velmi vysoká | ~500 stupňů | <0.1% | >2800 stupňů |
(Poznámka: Výše uvedená data jsou založena na standardu termogravimetrické analýzy ASTM E1131 s rychlostí ohřevu 10 stupňů/min ve vzdušné atmosféře.)
Údaje ukazují, že pokud vaše aplikace zahrnuje prostředí obsahující vysoko{0}}kyslík- (jako jsou vysokoteplotní{2}}tepelně vodivá silikonová maziva nebo -nehořlavé plasty), je třeba vybrat vysoce-uhlíkové nanotrubice s vysokou čistotou, které prošly vysokoteplotním žíháním. V opačném případě začne materiál "těkat" při teplotách nad 300 stupňů.
Silná kyselá stabilita uhlíkových nanotrubic: Jasný efekt dvojitého-meče
Uhlíkové nanotrubice jsou extrémně stabilní v konvenčních slabých kyselinách. V silně kyselých podmínkách, jako je směs kyselin s ohřevem, se však uzávěry trubek a defekty stěn oxidačně rozříznou, což způsobí nevratné strukturální poškození.
Při úpravě materiálu často používáme směsný roztok koncentrované kyseliny sírové a koncentrované kyseliny dusičné (3:1 objemově) k „kyselému-promytí“ uhlíkových nanotrubiček pro roubování karboxylových skupin. Ale to je v podstatě destruktivní proces. Podle charakterizační příručky ISO/TS 11308 prodloužené ošetření silnou kyselinou výrazně snižuje poměr stran uhlíkových nanotrubiček a „rozřezává“ je na krátké trubičky, což má za následek podstatný pokles výkonu vodivé sítě.
| Imerzní prostředí | Podmínky léčby | Změna průměrné délky | Změna funkční skupiny povrchu | Změna prahu vodivé perkolace |
|---|---|---|---|---|
| 10% zředěná kyselina chlorovodíková (pokojová teplota) | 24 hodin | Téměř beze změny | Žádná výrazná změna | Beze změny |
| Koncentrovaná kyselina sírová (pokojová teplota) | 48 hodin | Mírně zkrácené | Velmi stopové hydroxylové skupiny | Mírně zvýšené |
| Směsná kyselina (H2SO4:HNO3) při 80 stupních | 2 hodiny | Zkráceno o více než 70 % | Velké množství karboxylových/karbonylových skupin | Significantly increased (>3krát) |
Pokud tedy váš produkt musí během výroby projít silnými kyselými procesy (jako je ošetření některých speciálních vláken v kyselé lázni), přímé přidávání uhlíkových nanotrubic není možné. Je třeba vzít v úvahu kyselinovzdorné vrstvy nátěru nebo úpravy sekvence procesu.
Silná alkalická stabilita uhlíkových nanotrubic: Překvapivě vynikající výkon
Uhlíkové nanotrubice vykazují extrémně silnou odolnost vůči silnému alkalickému prostředí. Ani po dlouhodobém-ponoření do vysokoteplotní koncentrované alkálie (jako je 40% NaOH) se téměř nezmění jejich strukturní morfologie a elektrická vodivost.
Na rozdíl od silných kyselin je uhlíková síť sp² uhlíkových nanotrubic přirozeně chemicky inertní vůči alkalickým roztokům. V chemických antikorozních nátěrech a silných alkalických elektrolytech baterií (jako jsou zinko{2}}vzduchové baterie a některé vodné baterie) jsou uhlíkové nanotrubice ideální vodivá plniva.
| Testovací podmínky | Doba ponoření | Ramanův poměr ID/IG spektroskopie (charakterizace defektu) | Míra hromadné ztráty | Změna vodivosti |
|---|---|---|---|---|
| 40% NaOH (pokojová teplota) | 720 hodin | Žádná výrazná změna | <0.1% | Žádný úpadek |
| 40% NaOH (80 stupňů) | 120 hodin | Žádná výrazná změna | <0.2% | Žádný úpadek |
| 40% KOH (pokojová teplota) | 720 hodin | Žádná výrazná změna | <0.1% | Žádný úpadek |
To znamená, že v oblasti silných alkalických antikorozních povlaků{0} můžete s jistotou použít uhlíkové nanotrubice ke zlepšení anti-statické a tepelné vodivosti povlaku, aniž byste se museli obávat koroze nebo degradace materiálu.
Nový materiál Shandong Tanfeng: Důvěra výrobce zdroje pro vysoce-stabilní uhlíkové nanotrubičky
Nový materiál Shandong Tanfeng tím, že zlepšuje stupeň grafitizace a snižuje hustotu defektů stěn trubek, výrazně zvyšuje odolnost uhlíkových nanotrubic proti oxidaci a korozi, což z něj činí preferovaného výrobce zdrojů pro extrémní provozní podmínky.
Abychom dosáhli maximálního výkonu uhlíkových nanotrubic ve vysoce-teplotním nebo korozivním prostředí, je rozhodujícím faktorem kvalita samotného materiálu. Nový materiál Shandong Tanfeng díky své hluboké procesní akumulaci vykazuje významné výhody:
Vysokoteplotní žíhání, zlepšení odolnosti proti oxidaci:Tanfeng New Material zavádí patentovaný krok vysokoteplotního grafitizačního žíhání po růstu CVD, opravuje defekty mřížky ve stěnách trubice a zvyšuje počáteční oxidační teplotu uhlíkových nanotrubic ve vzduchu nad 480 stupňů, čímž plně splňuje požadavky na vysoce -vysokoteplotní{3}} plasty a tepelně vodivé materiály.
Dokonalé odstranění nečistot, snížení bodů citlivosti na kyseliny/zásady:Shandong Tanfeng, zaměřený na amorfní uhlíkové a kovové zbytky katalyzátoru, které jsou nejvíce náchylné k napadení v silně kyselém/zásaditém prostředí, využívá více čistících procesů ke stabilní kontrole obsahu popela do 0,5 %. Bez "zadržování" nečistot je korozní odolnost samotných uhlíkových nanotrubic plně uvolněna.
Přizpůsobené složení-odolné vůči počasí:Pro extrémní provozní podmínky nabízí Shandong Tanfeng nejen vysoce{0}}stabilní prášek, ale nabízí také předsměsi uhlíkových nanotrubiček se speciální povrchovou pasivační úpravou, která zabraňuje místním reakcím při zpracování silnými kyselinami/zásadami a poskytuje spolehlivou materiálovou jistotu pro špičkové-pole, jako je letecký průmysl a chemická-koroze.
Stabilita uhlíkových nanotrubiček v extrémních prostředích vykazuje jasný vzorec: „výborná vysoká-odolnost proti vysokým teplotám (bez-kyslíku) / vynikající silná odolnost vůči alkáliím, ale náchylná k prostředí s vysokou-teplotou kyslíku-a silnému kyselému zahřívání. Při výběru materiálů je nezbytné je sladit podle skutečné teploty zpracování a chemického prostředí. Pokud hledáte vysoce-kvalitní uhlíkové nanotrubice, které si zachovávají strukturální stabilitu v náročných provozních podmínkách, Shandong Tanfeng New Material je díky svým výrobním výhodám vysoké krystalinity a nízkým defektům nepochybně zdrojovým partnerem, kterému můžete důvěřovat.