Углерод Nanofibers от Науки Материалов Aldrich

Дэвидом Burton, Майной Патрика и Андрю Palmer Прикладной Науки

Содержание

Введение
Характер Продукции и Спецификация
Свойства и Применения
     Электрическая Проводимость
     Механически Подкрепление
     Термальные Свойства
О Сигме Aldrich

Введение

Пар-росли Pyrograf®-III, котор nanofibers углерода внутри тип термин материалов multi-огороженными nanotubes углерода (MWCNTs), и произведены методом плавающего катализатора. Nanofibers Углерода (CNFs) прерывны, сильно графитообразно, сильно совместимо с большинств методами обработки полимеров, и их можно разметать в равносвойственном или неравносвойственном режиме. CNFs имеет превосходные механически свойства, высокую электрическую проводимость, и высокую термальную проводимость, которая можно imparted к широкому диапазону матриц включая термопласт, thermosets, эластомеры, керамику, и металлы. Nanofibers Углерода также имеют уникально поверхностное положение, которое облегчает functionalization и другие методы модификации поверхности к портною/инженеру nanofiber к полимеру или применению хозяина. Nanofibers Углерода доступны в свободн-пропуская форме порошка (масса типично 99% в волосистой форме). Типичные физические свойства nanofibers углерода Pyrograf доступных от Науки Материалов Aldrich перечислены в Таблице 1.

Свойства Таблицы 1. Отборные Углерода Nanofibers Pyrograf

Свойство Продукт
Номер Продукта Aldrich
719811
719803
719781
Номер Продукта Pyrograf
PR-25-XT-PS
PR-25-XT-LHT
PR-25-XT-HHT
Средняя Насыпная Плотность Продукта (lb/ft3)
1,2 до 3,0
1,2 до 3,0
1,2 до 3,0
Плотность *Nanofiber (включая полый сердечник) (g/cm3)
1,4 до 1,6
1,4 до 1,6
1,4 до 1,6
Плотность Стены Nanofiber (g/cm3)
2,0 до 2,1
2,0 до 2,1
2,0 до 2,1
Среднее Содержание Катализатора (Утюга) (ppm)
< 14.000
< 14.000
< 100
Средний Наружный Диаметр, (nm)
125 до 150
125 до 150
125 до 150
Средний Внутренний Диаметр, (nm)
50-70
50-70
50-70
Средняя Удельная Поверхность, m/g2
65 до 75
35 до 45
20 до 30
Полный том поры (cm/g3)
0,140
0,124
0,075
Средний Диаметр Поры (ангстромы Å)
82,06
126,06
123,99

* Эта плотность должна быть использована для того чтобы преобразовать массовые части в объемные доли в смеси.

Характер Продукции и Спецификации

Пар-росли Pyrograf®-III, котор nanofibers углерода обладают уникально словотолкованием (Диаграммой 1) не в настоящее время доступной от других производителей nanomaterial. Индивидуальное nanofiber осаждено от частицы катализатора, и имеет полый сердечник который окружен цилиндрическим волокном, котор состоят из сильно кристаллического, базисные плоскости графита штабелированные на около 25 градусах от продольной оси волокна. Это термин словотолкование, «штабелировало чашку» или «herringbone», производит волокно с, котор подвергли действию плоскостями края вдоль всех нутряных и внешних поверхностей nanofiber. Эти места края реактивны, по отношению к базисной плоскости графита, и облегчают химическое изменение поверхности волокна для максимального внесения и механически подкрепления в смесях полимера. Это открытое зодчество также облегчает быстрые интеркалирование и de-интеркалирование несродными атомами, полезными для настраивать проводимости.

Диаграмма 1. микрорисунки HRTEM показа nanofiber углерода PR-25 подвергла действию места края формируя внутренние и наружные поверхности стены nanofiber

Nanofibers углерода будучи предлаганными через Науку Материалов Aldrich имеют средние диаметры заколебаться от 125 до 150 nm в зависимости от ранга, и имеют длины заколебаться от 50 к µm 100. Nanofibers гораздо малее в диаметре чем обычные непрерывные или филированные волокна углерода (5-10 nm) и значительно больш чем nanotubes углерода (1-20 nm), но предлагают много из таких же преимуществ. Nanofibers углерода обработаны после того как продукция для того чтобы impart различные свойства на поверхностном положении. 3 типа nanofibers доступны. Первое pyrotically обнажано (Prod Aldrich. Но. 719811) для того чтобы извлечь поверхностные углероды и произвести древнюю поверхность для химического соединения. Этот продукт также служит как прекурсор для других 2 перечислений. Второе перечисление термально обработано к 1500°C (Prod Aldrich. Но. 719803) для того чтобы обеспечить самое лучшее сочетание из механически и электрические свойства. Окончательно, третье перечисление термально обработано к 2900°C (Prod Aldrich. Но. 719781) для того чтобы произвести продукт катализатора свободный и увеличить свойства термальной проводимости в смесях.

Свойства и Применения

Электрическая Проводимость

Endo et al. сперва сообщил внутреннеприсущую проводимость сильно графитообразного, котор пар-росли волокна углерода на комнатной температуре для того чтобы быть 5 x 10-5 Ω.cm, которая около резистивности графита. С фактически всей электрической проводимости в смесях nanofiber/полимера углерода через сеть nanofibers углерода, ясно что хорошие рассеивание волокна и обслуживание длины волокна помогут в достигать высокой составной электрической проводимости на даже низкой нагрузке волокна. Должно к их высокой электрической проводимости и высокому коэффициенту сжатия, CNF смогите impart соответствующая электрическая проводимость к смеси на более низких нагрузках чем обычные проводные заполнители. Также, путем контролировать нагрузку, одно может произвести смеси с различными электрическими значениями резистивности. Это определенной важности для применений которые требуют резистивности в различных рядах как электростатическая диссипация (ESD) {106 до 108 Ω.cm}, окраска электростатическим распылением {104 до 106 Ω.cm}, EMI защищая {103 до 101 Ω.cm}, и предохранение от забастовки без предупреждения {< 10 Ω.cm}.

Следующая диаграмма представляет кривые перколяции возможные с различными уровнями нагрузки CNF и условиями ножниц. Более Высокие уровни ножниц во время составной обрабатывать водят к более высоким порогам перколяции.

Диаграмма резистивность 2. Томов электрическая смесей сделанных с CNF как функция нагрузки веса волокна.

Механически Подкрепление

Сразу измерение на индивидуальных волокнах маштаба нанометра только недавно было достигано и только возпроизводимо в лимитированных количествах. Ozkan et al. выполнили тщательные измерения прочности на растяжение сразу на индивидуальных nanofibers углерода и измерили истинные прочности. Основано на кольцевой площади поперечного сечения, были найдены, что были прочности как высоки как 8,7 GPa, которая причаливает прочности microfibers графита. Inferred, что будет модуль nanofiber углерода 600 GPa основанное на сразу измерениях типов родителя nanofiber углерода, или макроскопическим, котор пар-росли углеродом fibers.6 Включано в полимерные смеси, nanofiber углерода может увеличить прочность на растяжение, предел прочности при сжатии, Young модуль, межпластинную прочность на сдвиг, твёрдость трещиноватости, и глушение вибраций низкопробного полимера. Размер улучшения зависел на типе полимера, степени дисперсии, и обрабатывать историю.

Диаграмма 3. Обзор механически свойств CNF-основанных композиционных материалов.

Термальные Свойства

Термальная проводимость nanofiber углерода можно inferred, что были 2000 W/m-K снова, основано на сразу измерениях типов родителя nanofibers углерода, или макроскопических, котор пар-росли волокна углерода. 3 типов nanofiber углерода, только nanofiber термально обработало nanofiber к 2900+°C (Prod Aldrich. Но. 719781) снабубежит значительно подталкивание термальная проводимость смеси полимера. Lafdi и Matzek могли достигнуть увеличения термальной проводимости от 0,2 W/m-K для эпоксидной смолы до 2,8 W/m-K для Пара 20 WT % -, котор росли смесь CNF. Эти результаты показывают что, не похож на прочность или жесткость, хороший соединять к матрице не необходим для того чтобы достигнуть высокой термальной проводимости, делая смешивать более менее критическое.

Другие исследователя фокусировали на огнезамедлительных свойствах nanofibers углерода в термопластиковых материалах. Смеси нагруженные с nanofibers углерода и, котор подверганные действию к скоростям тепловыделения показанного пламени задержанным и более низким пиковым, более низким излучениям дыма, и никаким капанию или складывать вместе жидкого полимера.

Соединения описывая представление CNF как пламя - добавка retardant в полимерных смесях доступна на вебсайте NIST (Национального института стандартов и технологий):

CNFs в Эластичных Пенополиуретанах

CNFs в Глине Пенится

Воспламеняемость Отрезка CNFs Обитой Мебели

Диаграмма 4. Увеличила Retardancy Пожара CNFs против Талька и Глин. Использовано с позволением от NIST: Полимер для Передовых Технологий, Июнь 2008

Дано что графит имеет низкое тепловое расширение, были ожидано, что но были показаны имели полимерные смеси нагруженные с nanofibers углерода не только существенно более низкие коэффициенты теплового расширения чем опрятная матрица.

Диаграмма 5. Диаграмма для того чтобы показать уменьшенный коэффициент термального exapansion (CTE) 15 % смеси VOL. CNF против опрятного материала полимера.

О Сигме Aldrich

Сигма-Aldrich® ведущая высокие технологии компания. Через наши Центры Химии Материалов Высокого профессионализма в исследовании и изготавливании мы начинаем предварительное, включающ материалы для ваших micro/nanoelectronics, альтернативной энергии, дисплея/оптической электроники, нанотехнологии и родственной науки материалов и проектирующ применения. Специальности включают прекурсоры ALD, галоиды ультравысокой очищенности неорганические, материалы отсека топливного бака, электронные краски ранга, мономеры специальности и полимеры ранга cGMP.

Источник: Сигма Aldrich

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Сигму Aldrich

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

Last Update: 14. June 2013 07:17

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit