從 Aldrich 材料學的碳 Nanofibers

大衛 Burton,帕特里克應用科學的運輸路線和安德魯帕爾默

目錄

簡介
產品說明和說明
屬性和應用
     電導率
     機械增強
     熱量屬性
關於斯格碼 Aldrich

簡介

Pyrograf®-III 蒸氣增長的碳 nanofibers 在被命名多被圍住的碳 nanotubes 的材料內選件類 (MWCNTs)和是用浮動的催化劑方法生產的。 碳 nanofibers (CNFs) 是不連續的,高度石墨,高度兼容與多數聚合物處理技術,并且他們在一個各向同性或非均質性的模式下可以被分散。 CNFs 有非常好的機械性能、高電導率和高導熱性,可以被給予到各種各樣的矩陣包括熱塑性塑料、 thermosets、彈性體、陶瓷和金屬。 碳 nanofibers 也有唯一表面態,實現 functionalization 和其他表面修改技術给裁縫/工程師 nanofiber 對主機聚合物或應用。 碳 nanofibers 是可用的以一種流動粉末形式 (典型地 99% 質量以一種纖維狀形式)。 Pyrograf 碳 nanofibers 典型的物理屬性可得到從 Aldrich 材料學在表 1. 被列出。

Pyrograf 碳 Nanofibers 表 1. 精選的屬性

屬性 產品
Aldrich 產品編號
719811
719803
719781
Pyrograf 產品編號
PR-25-XT-PS
PR-25-XT-LHT
PR-25-XT-HHT
平均容積密度產品 (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 牆壁密度 (g/cm3)
2.0 - 2.1
2.0 - 2.1
2.0 - 2.1
平均催化劑 (鐵) 目錄 (ppm)
< 14,000
< 14,000
< 100
平均外面直徑, (nm)
125 - 150
125 - 150
125 - 150
平均內在直徑, (nm)
50-70
50-70
50-70
平均比表面地區, m/g2
65 - 75
35 - 45
20 - 30
總毛孔數量 (cm/g)3
0.140
0.124
0.075
平均毛孔直徑 (埃 Å)
82.06
126.06
123.99

* 應該用於此密度轉換質量分數成在綜合的體積分數。

產品說明和說明

Pyrograf®-III 蒸氣增長的碳 nanofibers 擁有唯一形態學 (圖 1) 不現在可以得到從其他 nanomaterial 生產者。 單個 nanofiber 從催化劑微粒被沉澱,并且有由圓柱形纖維包圍由高度水晶組成的一個空心核心,石墨基礎飛機被堆積在大約從纖維的縱向軸的 25 度。 此形態學,被命名 「堆積了杯子」或 「人字形」,生成與顯示的邊緣飛機的纖維沿 nanofiber 的整個內部和外部表面。 這些邊緣站點是易反應的,相對石墨基礎飛機,并且實現纖維表面和在聚合物綜合的機械增強的化工修改最大並網的。 此開放式體系結構由異種原子也實現迅速插入和非插入,有用為調整傳導性。

圖 1. PR-25 碳 nanofiber 陳列 HRTEM 微寫器顯示了形成 nanofiber 牆壁的內在和外表面的邊緣站點

通過 Aldrich 材料學提供的碳 nanofibers 有平均直徑範圍從 125 到 150 毫微米根據這個等級,并且有長度範圍從 50 到 100 µm。 nanofibers 比常規持續或被碾碎的碳纖維 (5-10 毫微米) 大於碳 nanotubes (1-20 毫微米) 是小直徑和顯著,提供許多同樣福利。 碳 nanofibers 對待,在生產為了給予在表面態後的多種屬性。 nanofibers 的三種類型是可用的。 pyrotically 剝離第一 (Aldrich 產品。 去除表面碳氫化合物和生成化工接合的原始表面的沒有 719811)。 此產品也起一個前體作用對於另外兩個列表。 第二個列表熱量地對待對 1500°C (Aldrich 產品。 提供機械和電子屬性的最佳的組合的沒有 719803)。 終於,第三個列表熱量地對待對 2900°C (Aldrich 產品。 生成催化劑自由產品和最大化在綜合的導熱性屬性的沒有 719781)。

屬性和應用

電導率

內等首先報告高度石墨的蒸氣增長的碳纖維固有導電性在是的室溫 5 个 x 10 个-5 Ω.cm,在石墨附近抵抗力。 從實際上所有在碳 nanofiber/聚合物綜合的電導率是通過碳 nanofibers 網絡,是確切纖維長度好纖維散射和維護在達到將幫助高綜合電導率在甚而低纖維裝載。 由於他們的高電導率和高長寬比, CNF 比常規導電性補白能給予等同的電導率到綜合在更低的裝載。 並且,通過控制裝載,一个可能導致用不同的電子抵抗力值的綜合。 這是要求抵抗力用不同的範圍例如靜電散逸的應用的特別重要 (ESD) {10 个6 - 10 个8 Ω.cm},靜電繪畫 {104 - 10 个6 Ω.cm},保護的 EMI {103 - 10 个1 Ω.cm} 和雷擊保護 {< 10 个Ω.cm}。

下列圖表示可能滲透的曲線用不同的 CNF 裝載級別和剪情況。 在綜合處理期間的更高的剪水平導致更高的滲透閾值。

圖 2. 用 CNF 做的綜合的數量電子抵抗力作為纖維重量裝載功能。

機械增強

在各自的毫微米縮放比例纖維的直接測量只在最近達到和只再現以有限數量。 Ozkan 等進行了仔細抗拉強度評定直接地在各自的碳 nanofibers 并且評定了真的力量。 憑環型斷面,發現力量一樣高像 8.7 GPa,處理石墨 microfibers 力量。 碳 nanofiber 的模數被推斷是 600 在碳 nanofiber 父項選件類的直接測量基礎上的 GPa 或者宏觀蒸氣增長的碳 fibers.6,當合併到聚合物綜合裡,碳 nanofiber 可能增加抗拉強度、壓縮力量、年輕的模數、層間剪切力量,破裂韌性和振動阻止這個基本聚合物。 改善的區域取決於聚合物的種類,分散度和處理歷史記錄。

基於 CNF 的合成材料機械性能的圖 3. 概覽。

熱量屬性

碳 nanofiber 的導熱性可以再被推斷是 2000 个 W/m-K,根據碳 nanofibers 父項選件類的直接測量或者宏觀蒸氣增長的碳纖維。 三個碳 nanofiber 類型,仅 nanofiber 熱量地對待 nanofiber 對 2900+°C (Aldrich 產品。 沒有 719781) 提供重大的提高給聚合物綜合的導熱性。 Lafdi 和 Matzek 能取得導熱性增量從 0.2 W/m-K 的環氧樹脂的到 20 wt % 蒸氣的 2.8 W/m-K - 增長的 CNF 綜合。 這些結果表明,不同於力量或僵硬,好耦合對這個矩陣不是必要達到高導熱性,做配製較不重要。

其他研究員著重碳 nanofibers 的阻燃屬性在熱塑性材料的。 綜合裝載用碳 nanofibers 和顯示在火焰被陳列被延遲的和更低的高峰放熱費率、更低的黑煙排放和沒有水滴或者合併溶解的聚合物。

描述 CNF 的性能連結作為阻燃附加在聚合物綜合是可用的在 NIST'S (國家標準技術局) 網站:

在靈活的 CNFs 聚氨酯泡沫體

在黏土的 CNFs 起泡沫

CNFs 被佈置的家具的剪切燃燒性

圖 4. 提高了 CNFs 火阻滯性與滑石和黏土。 使用經 NIST 同意: 先進技術的聚合物, 2008年 6月

假設石墨有低熱擴散,用碳 nanofibers 裝載的聚合物綜合比這個整潔的矩陣不僅預計,但是顯示有充分地更低的熱膨脹系數。

圖 5。 顯示減少的系數的圖形熱量 exapansion (CTE) 15 體積% CNF 綜合與整潔的聚合材料。

關於斯格碼 Aldrich

斯格碼Aldrich® 是一家主導的高技術公司。 通過我們的材料化學成就卓越中心在研究和製造中我們開發先進,啟用您微小/nanoelectronics、可選擇能源、顯示/光電子學、納米技術和相關材料學的材料和設計應用。 專業包括 ALD 前體、超離頻的純度無機鹵化物、燃料電池材料、電子成績染料、專業單體和 cGMP 等級聚合物。

來源: 斯格碼 Aldrich

關於此來源的更多信息请請參觀斯格碼 Aldrich

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

Last Update: 14. June 2013 06:47

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