科技荣南 | 纳米碳管材料的智造与应用

发布时间:2024-06-23 新闻栏目:行业动态

      纳米碳管,又名巴基管,是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口)的一维量子材料。纳米碳管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离,约0.34nm,直径一般为2-20 nm。

      纳米碳管作为一维纳米材料,其重量轻,六边形结构连接完美,具有优异的力学、电学和化学性能。

     

      01 纳米碳管材料的特点

      一、力学性能
      (一)最高的比强度:连接纳米碳管中碳原子的共价键是自然界最稳定的化学键。纳米碳管有极高的抗拉强度和弹性模量。与此同时,纳米碳管的密度只有钢的1/6,是目前可以制备出的具有最高比强度的材料。
      (二)强柔韧性:纳米碳管强度高却不脆。弯曲纳米碳管或在轴向对其施加压力时,即使外力超过Euler强度极限或弯曲强度,纳米碳管也不会断裂,而是首先发生大角度弯曲,当外力释放后,碳纳米管又恢复原状。
      二、电学性能
      (一)良好的导电性:纳米碳管的结构与石墨的片层结构相同,具有良好的导电性。纳米碳管的电阻与其长度及直径无关,电子通过纳米碳管时不会产生热量。电子在纳米碳管中的传输就像光信号在光学纤维电缆中传输一样,能量损失微小,是优良的电池导电剂。
      (二)优异的导热性:纳米碳管具有极高的导热率,室温下导热率是金刚石的2倍,是目前已知的最好的导热材料。此外,纳米碳管轴向方向的热交换性能很高,径向方向的热交换性能则较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性高的热传导材料。
      (三)储氢性能良好:纳米碳管本身具有高比表面积,再经过处理后具有优异的储氢能力。

      (四)优越的嵌锂特性:纳米碳管的中空管腔、管与管之间的间隙、管壁中层与层之间的空隙及管结构中的各种缺陷,为锂离子提供了丰富的存储空间和运输通道。
      (五)化学稳定性:纳米碳管化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性。在高分子复合材料中添加纳米碳管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能。


      02 中山荣南纳米碳管材料应用案例

      自行车轮毂最重要的特性之一是跌落冲击。中山荣南对自行车轮毂产品的开发应用,通过将0.05%的纳米碳管均匀分散在复合材料的树脂中,将跌落冲击提高15%以上。同时,只占材料总重0.2%的纳米碳管,使复合材料的抗剪切强度和抗弯强度分别提高30%和9%。

      另外,通过使用单壁纳米碳管预浸布技术把原先14层预浸布改变为10层设计,保持同样的结构强度,自行车轮毂在抗冲击提升的基础上,材料重量也由原来的760g降低为600g。



      03 中山荣南纳米碳管材料的应用

      中山荣南具备强大的研发创新能力,长期致力于高端复合材料用环氧树脂、碳纤维预浸料及碳纤维产品领域的研究与开发,可为客户量身订制、提供高端复合材料—站式整体解决方案。
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