Aldrich 재료 과학에서 탄소 Nanofibers

데비드 Burton, 응용 과학의 패트릭 차선 및 앤드류 Palmer의

목차

소개
제품 설명과 논고
속성과 응용
     전기 전도도
     기계적인 증강
     열 속성
시그마 Aldrich에 관하여

소개

Pyrograf®-III에 의하여 수증기 증가된 탄소 nanofibers는 다중 벽으로 막힌 탄소 nanotubes이라고 불린 물자의 종류 안에 있고 (MWCNTs), 뜨 촉매 방법으로 생성합니다. 탄소 nanofibers는 (CNFs) 불연속, 높게, 대부분의 중합체 가공 기술에 고호환성 석묵 이고, 등방성 이방성 최빈값에서 이산될 수 있습니다. CNFs에는 우수한 기계적 성질, 높은 전기 전도도 및 열소성 수지, thermosets, 탄성 중합체, 세라믹스 및 금속을 포함하여 매트릭스의 광범위에 나누어 주어질 수 있는 높은 열 전도도가 있습니다. 탄소 nanofibers에는 또한 호스트 중합체 또는 응용에 재단사/엔지니어에게 functionalization와 그밖 지상 수정 기술을 nanofiber 촉진하는 유일한 표면 상태가 있습니다. 탄소 nanofibers는 자유롭 흐르는 분말 양식에서 유효합니다 (전형적으로 99% 질량은 섬유질 양식에 있습니다). Aldrich 재료 과학에서 도표 1.에 가능한 Pyrograf 탄소 nanofibers의 전형적인 유형 자산은 목록으로 만들어집니다.

Pyrograf 탄소 Nanofibers의 도표 1. 추려낸 속성

속성 제품
Aldrich 제품 수
719811
719803
719781
Pyrograf 제품 수
PR-25-XT-PS
PR-25-XT-LHT
PR-25-XT-HHT
제품 (lb/ft)의 평균 대량3 조밀도
1.2 - 3.0
1.2 - 3.0
1.2 - 3.0
*Nanofiber 조밀도 (를 포함하여 빈 코어) (g/cm3)
1.4 - 1.6
1.4 - 1.6
1.4 - 1.6
Nanofiber 벽 조밀도 (g/cm3)
2.0 - 2.1
2.0 - 2.1
2.0 - 2.1
평균 촉매 (철) 내용 (ppm)
< 14,000
< 14,000
< 100
평균 외부 직경, (nm)
125 - 150
125 - 150
125 - 150
평균 안 직경, (nm)
50-70
50-70
50-70
평균 특정 표면, m/g2
65 - 75
35 - 45
20 - 30
총 숨구멍 양 (cm/g)3
0.140
0.124
0.075
평균 숨구멍 직경 (옹스트롬 Å)
82.06
126.06
123.99

* 이 조밀도는 합성물에 있는 부피율로 대량 조각을 변환하기 위하여 이용되어야 합니다.

제품 설명과 논고

Pyrograf®-III에 의하여 수증기 증가된 탄소 nanofibers는 유일한 형태학 (그밖 nanomaterial 생산자에게서 현재 가능하지 않음 숫자 1)를 소유합니다. 개별적인 nanofiber에는 촉매 입자에서 침전되고, 높게 크리스탈로 구성되어 있는 원통 모양 섬유에 의해 포위되는 빈 코어, 섬유의 경도 축선에서 약 25 도에 겹쳐 쌓인 흑연 기초 비행기가 있습니다. 컵"가 불린 "이 형태학에 의하여 겹쳐 쌓였습니다 또는 "헤링본"는, nanofiber의 전체 실내와 외면에 따라서 드러낸 가장자리 비행기를 가진 섬유를 생성합니다. 이 가장자리 사이트는 흑연의 기초 비행기에 관련된 민감하고, 최대 합동을 위한 섬유 표면 및 중합체 합성물에 있는 기계적인 증강의 화학 수정을 촉진합니다. 전도도 조정을 위해 유용한 이질적인 원자에 의하여 또한 이 열리는 아키텍쳐가 급속한 윤일 및 de 윤일을 촉진합니다.

숫자 1. PR-25 탄소 nanofiber 전시의 HRTEM 현미경 사진은 nanofiber 벽의 안과 외부 표면을 형성하는 가장자리 사이트를 드러냈습니다

Aldrich 재료 과학을 통해 제안되는 탄소 nanofibers에는 평균 직경이 급료에 따라서 125에서 150 nm까지 구역 수색 있고, 길이가 50에서 100 µm에 구역 수색 있습니다. nanofibers는 탄소 nanotubes (1-20 nm) 보다는 전통적인 지속 적이고 맷돌로 갈린 탄소 섬유 (5-10 nm) 보다는 직경에서 매우 더 작 현저하게 더 큰, 그러나 동일 이득의 많은 것을 제안합니다. 탄소 nanofibers는 후에 생산 표면 상태에 각종 속성을 나누어 주기 위하여 취급됩니다. nanofibers의 3가지의 모형은 유효합니다. 첫번째 pyrotically 분리됩니다 (Aldrich 찌르기. 지상 탄화수소를 제거하고 화학 접합을 위한 초기 표면을 생성하는 아니오 719811). 이 제품은 또한 다른 둘 명부작성 위한 선구자 역할을 하. 두번째 명부작성은 1500°C (Aldrich 찌르기에 열로 취급됩니다. 기계 및 전기 속성의 최고 조합을 제공하는 아니오 719803). 마지막으로, 제 3 의 명부작성은 2900°C (Aldrich 찌르기에 열로 취급됩니다. 촉매 자유로운 제품을 생성하고 합성물에 있는 열 전도도 속성을 확대하는 아니오 719781).

속성과 응용

전기 전도도

첫째로 5 x 10 Ω.cm일 것이다 흑연의 저항력의 가까이에 있는 실내 온도에 높게 석묵 수증기 증가된 탄소 섬유-5 의 본질 전도도를 보고되는 내향 그 외 여러분. 탄소 nanofiber/중합체 합성물에 있는 전기 전도도 실제로 모두부터 탄소 nanofibers의 통신망을 통해서 입니다, 섬유 길이의 좋은 섬유 분산 그리고 정비가 낮은 섬유 선적 조차에 높은 합성 전기 전도도 달성을 보조할 명확합니다. 그들의 높은 전기 전도도 및 높은 종횡비, CNF 때문에 전통적인 전도성 충전물 보다는 더 낮은 선적에 합성물에 동등한 전기 전도도를 나누어 줄 수 있습니다. 더구나, 선적을 통제해서, 사람은 전기 저항력 가치 여러가지 합성물을 일으킬 수 있습니다. 이것은 정전기 방산 {10 - 10 Ω.cm} 정전기 색칠 {10 - 10 (ESD) Ω.cm}6 와 같은 다른8 범위에 있는 저항력을, 보호하는 EMI4 {106 - 10 Ω.cm} 요구하는 응용을 위한3 특별한 중요성1 입니다, 그리고 전격 파업 보호 {< 10 Ω.cm}.

뒤에 오는 숫자는 CNF 선적 수준 및 가위 상태 여러가지 가능한 여과 곡선을 나타냅니다. 합성 가공 도중 더 높은 가위 수준은 더 높은 여과 문턱으로 이끌어 냅니다.

숫자 섬유 무게 선적의 기능으로 CNF로 하는 합성물의 2. 양 전기 저항력.

기계적인 증강

개별적인 나노미터 가늠자 섬유에 직접 측정은 한정된 양에서서만 최근에 단지 재생 가능하게 달성되고. Ozkan는 그 외 여러분 개별적인 탄소 nanofibers에 주의깊은 장력 강도 측정을 직접 실행하고 확실한 병력을 측정했습니다. 흑연 microfibers의 병력에 접근하는 고리 모양 단면적에 바탕을 두어, 병력은 8.7 GPa 만큼 높기 위하여 찾아냈습니다. 탄소 nanofiber의 계수는 중합 합성물로 통합될 때 근거를 둔, 600 GPa 탄소 nanofiber 탄소 nanofiber의 부모 종류의 직접 측정에, 또는 거시적인 수증기 증가된 탄소 fibers.6이기 위하여 기본적인 중합체의 장력 강도, 압축 병력, Young 계수, interlaminar 전단 강도, 골절 강인성, 그리고 진동 감쇠를 증가할 수 있습니다 추정됩니다. 개선의 넓이는 중합체의 모형, 분산도 및 역사 가공하기 에 좌우됩니다.

CNF 기지를 둔 복합 재료의 기계적 성질의 숫자 3. 개관.

열 속성

탄소 nanofiber의 열 전도도는 탄소 nanofibers의 부모 종류의 직접 측정에 근거하여 2000 W/m-K, 이기 위하여 또는 거시적인 수증기 증가한 탄소 섬유 다시 추정될, 수 있습니다. 3가지의 탄소 nanofiber 모형의, nanofiber만 2900+°C (Aldrich 찌르기에 열로 nanofiber를 취급했습니다. 아니오 719781는 중합체 합성물의 열 전도도에) 중요한 후원을 제공합니다. Lafdi와 Matzek는 에폭시 수지를 위한 0.2 W/m-K에서 20 wt % 수증기를 위한 2.8 W/m-K - 증가한 CNF 합성물에 열 전도도의 증가를 달성할 수 있었습니다. 이 결과는, 병력 또는 뻣뻣함과는 다른, 매트릭스에 좋은 결합이 보다 적게 중요하 합성 만드는 높은 열 전도도를 달성하기 위하여 필요하지 않다는 것을 표시합니다.

그밖 연구원은 열가소성 물자에 있는 탄소 nanofibers의 방화 효력이 있는 속성에 집중했습니다. 탄소 nanofibers로 적재되고 연기한, 더 낮은 전시되는 녹은 중합체의 프레임 피크 방열 비율, 더 낮은 연기 배출 및 물방울 또는 합동에 드러내는 합성물.

중합 합성물에 있는 방연제 난수로 CNF의 성과를 기술하는 링크는 NIST'S (국립 표준 기술국) 웹사이트에 유효합니다:

유연한 폴리우레탄에 있는 CNFs는 거품이 입니다

찰흙에 있는 CNFs는 거품이 입니다

덮개를 씌운 가구의 CNFs 커트 가연성

숫자 4.는 CNFs의 화재 Retardancy를 대 활석과 찰흙 강화했습니다. NIST에서 허가와 함께 사용하는: 선진 기술을 위한 중합체, 2008년 6월

흑연에는 낮은 열 확장이 있다는 것을 주어, 탄소 nanofibers로 적재된 중합 합성물에는 뿐만 아니라 청초한 매트릭스 보다는 열 확장의 상당히 더 낮은 계수가의 있을 것으로 예상되고 그러나 보였습니다.

숫자 5. 합성물 15의 Vol. %의 열 exapansion (CTE)의 감소된 계수를 CNF 대 청초한 중합체 물자 보여주는 도표.

시그마 Aldrich에 관하여

시그마 Aldrich®는 주요한 첨단기술 회사입니다. 연구와 제조에 있는 우수의 우리의 물자 화학 센터를 통해서 우리는 향상된 개발해, 마이크로 컴퓨터/nanoelectronics, 교체 에너지, 전시/광전자공학, 나노 과학 및 관련 재료 과학을 위한 물자를 가능하게 하고 응용을 설계하. 특기는 ALD 선구자, 극초단파 순수성 무기 할로겐, 연료 전지 물자, 전자 급료 염료, 특기 단위체 및 cGMP 급료 중합체를 포함합니다.

근원: 시그마 Aldrich

이 근원에 추가 정보를 위해 시그마 Aldrich를 방문하십시오

Date Added: Jun 7, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 07:05

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