从 Aldrich 材料学的碳 Nanofibers

大卫 Burton,帕特里克应用科学的运输路线和安德鲁帕尔默

目录

简介
产品说明和说明
属性和应用
     电导率
     机械增强
     热量属性
关于斯格码 Aldrich

简介

Pyrograf®-III 蒸气增长的碳 nanofibers 在被命名多被围住的碳 nanotubes 的材料内选件类 (MWCNTs)和是用浮动的催化剂方法生产的。 碳 nanofibers (CNFs) 是不连续的,高度石墨,高度兼容与多数聚合物处理技术,并且他们在一个各向同性或非均质性的模式下可以被分散。 CNFs 有非常好的机械性能、高电导率和高导热性,可以被给予到各种各样的矩阵包括热塑性塑料、 thermosets、弹性体、陶瓷和金属。 碳 nanofibers 也有唯一表面态,实现 functionalization 和其他表面修改技术给裁缝/工程师 nanofiber 对主机聚合物或应用。 碳 nanofibers 是可用的以一种流动粉末形式 (典型地 99% 质量以一种纤维状形式)。 Pyrograf 碳 nanofibers 典型的物理属性可得到从 Aldrich 材料学在表 1. 被列出。

Pyrograf 碳 Nanofibers 表 1. 精选的属性

属性 产品
Aldrich 产品编号
719811
719803
719781
Pyrograf 产品编号
PR-25-XT-PS
PR-25-XT-LHT
PR-25-XT-HHT
平均容积密度产品 (lb/ft3)
1.2 - 3.0
1.2 - 3.0
1.2 - 3.0
*Nanofiber 密度 (包括空心核心) (g/cm3)
1.4 - 1.6
1.4 - 1.6
1.4 - 1.6
Nanofiber 墙壁密度 (g/cm3)
2.0 - 2.1
2.0 - 2.1
2.0 - 2.1
平均催化剂 (铁) 目录 (ppm)
< 14,000
< 14,000
< 100
平均外面直径, (nm)
125 - 150
125 - 150
125 - 150
平均内在直径, (nm)
50-70
50-70
50-70
平均比表面地区, m/g2
65 - 75
35 - 45
20 - 30
总毛孔数量 (cm/g)3
0.140
0.124
0.075
平均毛孔直径 (埃 Å)
82.06
126.06
123.99

* 应该用于此密度转换质量分数成在综合的体积分数。

产品说明和说明

Pyrograf®-III 蒸气增长的碳 nanofibers 拥有唯一形态学 (图 1) 不现在可以得到从其他 nanomaterial 生产者。 单个 nanofiber 从催化剂微粒被沉淀,并且有由圆柱形纤维包围由高度水晶组成的一个空心核心,石墨基础飞机被堆积在大约从纤维的纵向轴的 25 度。 此形态学,被命名 “堆积了杯子”或 “人字形”,生成与显示的边缘飞机的纤维沿 nanofiber 的整个内部和外部表面。 这些边缘站点是易反应的,相对石墨基础飞机,并且实现纤维表面和在聚合物综合的机械增强的化工修改最大并网的。 此开放式体系结构由异种原子也实现迅速插入和非插入,有用为调整传导性。

图 1. PR-25 碳 nanofiber 陈列 HRTEM 微写器显示了形成 nanofiber 墙壁的内在和外表面的边缘站点

通过 Aldrich 材料学提供的碳 nanofibers 有平均直径范围从 125 到 150 毫微米根据这个等级,并且有长度范围从 50 到 100 µm。 nanofibers 比常规持续或被碾碎的碳纤维 (5-10 毫微米) 大于碳 nanotubes (1-20 毫微米) 是小直径和显着,提供许多同样福利。 碳 nanofibers 对待,在生产为了给予在表面态后的多种属性。 nanofibers 的三种类型是可用的。 pyrotically 剥离第一 (Aldrich 产品。 去除表面碳氢化合物和生成化工接合的原始表面的没有 719811)。 此产品也起一个前体作用对于另外两个列表。 第二个列表热量地对待对 1500°C (Aldrich 产品。 提供机械和电子属性的最佳的组合的没有 719803)。 终于,第三个列表热量地对待对 2900°C (Aldrich 产品。 生成催化剂自由产品和最大化在综合的导热性属性的没有 719781)。

属性和应用

电导率

内等首先报告高度石墨的蒸气增长的碳纤维固有导电性在是的室温 5 个 x 10 个-5 Ω.cm,在石墨附近抵抗力。 从实际上所有在碳 nanofiber/聚合物综合的电导率是通过碳 nanofibers 网络,是确切纤维长度好纤维散射和维护在达到将帮助高综合电导率在甚而低纤维装载。 由于他们的高电导率和高长宽比, CNF 比常规导电性补白能给予等同的电导率到综合在更低的装载。 并且,通过控制装载,一个可能导致用不同的电子抵抗力值的综合。 这是要求抵抗力用不同的范围例如静电散逸的应用的特别重要 (ESD) {10 个6 - 10 个8 Ω.cm},静电绘画 {104 - 10 个6 Ω.cm},保护的 EMI {103 - 10 个1 Ω.cm} 和雷击保护 {< 10 个Ω.cm}。

下列图表示可能渗透的曲线用不同的 CNF 装载级别和剪情况。 在综合处理期间的更高的剪水平导致更高的渗透阈值。

图 2. 用 CNF 做的综合的数量电子抵抗力作为纤维重量装载功能。

机械增强

在各自的毫微米缩放比例纤维的直接测量只在最近达到和只再现以有限数量。 Ozkan 等进行了仔细抗拉强度评定直接地在各自的碳 nanofibers 并且评定了真的力量。 凭环型断面,发现力量一样高象 8.7 GPa,处理石墨 microfibers 力量。 碳 nanofiber 的模数被推断是 600 在碳 nanofiber 父项选件类的直接测量基础上的 GPa 或者宏观蒸气增长的碳 fibers.6,当合并到聚合物综合里,碳 nanofiber 可能增加抗拉强度、压缩力量、年轻的模数、层间剪切力量,破裂韧性和振动阻止这个基本聚合物。 改善的区域取决于聚合物的种类,分散度和处理历史记录。

基于 CNF 的合成材料机械性能的图 3. 概览。

热量属性

碳 nanofiber 的导热性可以再被推断是 2000 个 W/m-K,根据碳 nanofibers 父项选件类的直接测量或者宏观蒸气增长的碳纤维。 三个碳 nanofiber 类型,仅 nanofiber 热量地对待 nanofiber 对 2900+°C (Aldrich 产品。 没有 719781) 提供重大的提高给聚合物综合的导热性。 Lafdi 和 Matzek 能取得导热性增量从 0.2 W/m-K 的环氧树脂的到 20 wt % 蒸气的 2.8 W/m-K - 增长的 CNF 综合。 这些结果表明,不同于力量或僵硬,好耦合对这个矩阵不是必要达到高导热性,做配制较不重要。

其他研究员着重碳 nanofibers 的阻燃属性在热塑性材料的。 综合装载用碳 nanofibers 和显示在火焰被陈列被延迟的和更低的高峰放热费率、更低的黑烟排放和没有水滴或者合并溶解的聚合物。

描述 CNF 的性能连结作为阻燃附加在聚合物综合是可用的在 NIST'S (国家标准技术局) 网站:

在灵活的 CNFs 聚氨酯泡沫体

在黏土的 CNFs 起泡沫

CNFs 被布置的家具的剪切燃烧性

图 4. 提高了 CNFs 火阻滞性与滑石和黏土。 使用经 NIST 同意: 先进技术的聚合物, 2008年 6月

假设石墨有低热扩散,用碳 nanofibers 装载的聚合物综合比这个整洁的矩阵不仅预计,但是显示有充分地更低的热膨胀系数。

图 5。 显示减少的系数的图形热量 exapansion (CTE) 15 体积% CNF 综合与整洁的聚合材料。

关于斯格码 Aldrich

斯格码Aldrich® 是一家主导的高技术公司。 通过我们的材料化学成就卓越中心在研究和制造中我们开发先进,启用您微小/nanoelectronics、可选择能源、显示/光电子学、纳米技术和相关材料学的材料和设计应用。 专业包括 ALD 前体、超离频的纯度无机卤化物、燃料电池材料、电子成绩染料、专业单体和 cGMP 等级聚合物。

来源: 斯格码 Aldrich

关于此来源的更多信息请参观斯格码 Aldrich

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

Last Update: 14. June 2013 06:44

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