Buckytubes - un Añadido Para los Plásticos

Temas Revestidos

Antecedentes

Un Rellenador Versátil para los Plásticos

Nuevas Aplicaciones

Plásticos Eléctricamente Conductores

Cargamento Crítico

Buckytubes Como Solución

Oportunidades

Antecedentes

El principio de esta historia se ha informado muchas veces. En 1985, una confluencia de acciones llevadas a un experimento inesperado e imprevisto con una nueva clase de microscopio dando por resultado el descubrimiento de una nueva molécula hecha puramente del carbón - los mismos químicos del elemento aserrados al hilo allí no eran nada más aprender alrededor. Buckyballs - sesenta átomos de carbón dispuestos en una dimensión de una variable del balón de fútbol - había sido descubierto y el mundo químico, sin mencionar los mundos físicos y materiales, nunca sería lo mismo.

Un Rellenador Versátil para los Plásticos

Las propiedades mecánicas (rigidez, fuerza, fortaleza), térmicas y eléctricas de los materiales puros del buckytube activan una multitud de aplicaciones, de las baterías y de las pilas de combustible a las fibras y de los cables a los productos farmacéuticos y a los materiales biomédicos. Decenas de aplicaciones adicionales emergen cuando uno piensa en nanotubes de mezcla con otros materiales para mejorar propiedades existentes o para proporcionar a nuevos. Usando nanotubes como rellenadores en termoplástica y thermosets, por ejemplo, se ha discutido por varios años, y está experimentando solamente recientemente la investigación y el revelado rápidos mientras que las suficientes cantidades de material de alta calidad del buckytube están estando disponibles para activar tales investigaciones.

Uno de los progresos de tecnología más importantes de la última mitad del siglo XX era el repuesto sustancial de metales con los plásticos. La mayor parte de este repuesto ha estado en las aplicaciones estructurales, donde los plásticos han sido dirigidos para superar el acero y otros metales estructurales proporcionando a fuerza o a rigidez adecuada en un peso y un costo más inferiores. Una propiedad dominante que los metales tendrán siempre sobre los plásticos, sin embargo, está en conductividad eléctrica. Los Plásticos son aisladores eléctricos asombroso buenos; de hecho, esta propiedad da lugar a muchas de las aplicaciones más dispersas y más importantes de plásticos. Sin Embargo, las aplicaciones para los plásticos serían ensanchadas substancialmente si las buenas soluciones existieron para hacer estos materiales conductores.

Nuevas Aplicaciones

Estas áreas de aplicación incluyen: el proteger disipante, y electromágnetico antiestático, electroestático y materiales absorbentes. La interferencia Electromágnetica y la interferencia de la radiofrecuencia (EMI/RFI) que protege, por ejemplo, es esenciales en ordenadores portátiles, teléfonos celulares, paginadores y otros dispositivos electrónicos portátiles prevenir interferencia con y del otro equipo electrónico. Actualmente, hay material plástico no conveniente con este fin, y el metal, de una forma u otra, se agrega típicamente para proporcionar a esta función en cajas del equipo electrónico, peso sustancial imponente y costo de la fabricación.

Plásticos Eléctricamente Conductores

Para algunas aplicaciones, los plásticos se han cargado con los materiales conductores por años para proporcionar a conductividad. El rellenador más común es el negro de carbón, que es relativamente barato y trabaja bien en muchas aplicaciones.

Cargamento Crítico

Una desventaja al negro de carbón como rellenador conductor, sin embargo, es el alto cargamento requerido para proporcionar al nivel deseado de conductividad. Es bien sabido que la conductividad de un aislador llenado, tal como una resina del polímero, aumenta con el cargamento del rellenador en una Curva Doble clásica. Es decir, hasta un cargamento crítico, la conductividad a granel cambia poco, pero aumenta muy rápidamente sobre agregar apenas un poco más rellenador. Esto es porque la alta conductividad a granel requiere la presencia de muchos caminos conductores largos, se obtienen que solamente cuando el cargamento es tan alto que cuando está distribuido aleatoriamente, las partículas conductoras (e.g., negro de carbón) es probable formar encadenamientos largos. Este umbral crítico del cargamento es real muchas veces más arriba que sea requerido si estas partículas se podrían poner de alguna manera en las posiciones óptimas para formar encadenamientos largos con el cargamento mínimo. Pero, por supuesto, el ser submicron de tamaño, éste no puede ser hecho. Mucho negro de carbón se pierde en la redundancia requerida acumularse encima del límite de alarma donde estos encadenamientos largos forman.

También bien sabido es el hecho de que el umbral crítico del cargamento disminuye dramáticamente mientras que la relación de aspecto (longitud al ancho) de las partículas del rellenador aumenta. Esto es porque partículas más largas revisten una mayor distancia del camino conductor, mientras que el negro de carbón, que es esferoidal, tiene que formar un encadenamiento de partículas conmovedoras para revestir la distancia que un rellenador fibra-dado forma revestiría en sí mismo.

¿Por Qué es el cargamento del rellenador importante? Independientemente de ahorros del peso, cuando un plástico se carga con negro de carbón en 30, 40, incluso el 50% por el volumen, que es a menudo el nivel necesitaron alcanzar la conductividad a granel deseada, las propiedades mecánicas del compuesto se degradan seriamente. No es A Menudo usable en absoluto, y es típicamente no más mouldable, que es con frecuencia la propiedad más crítica de piezas plásticas.

Buckytubes Como Solución

Oferta de Buckytubes una solución. Primero, Buckytubes es conductores eléctricos fabulosos, como se describe anteriormente. No hay polímero un mejor conductor y ninguno mejor es probable ser encontrado. (Los Supuestos polímeros conductores, una clase de moléculas de cadena larga con una espina dorsal conjugada, serían descritos mejor como molecularresistors; son intrínseco semiconductores.) En Segundo Lugar, Buckytubes tiene una relación de aspecto fenomenal alta. Los tubos Individuales son cerca de 1 nanómetro de diámetro (alrededor mitad del diámetro de la DNA, y cerca de 1/10,000th del diámetro de las fibras del grafito), y 100-1000 nanómetro de largo. Así, la relación de aspecto de buckytubes es alrededor 100-1000, comparado con cerca de 1 para las partículas del negro de carbón. Esto cambia ya el juego totalmente, activando el nivel crítico del cargamento hacia abajo, como se describe anteriormente. Finalmente, los buckytubes forman naturalmente, de hecho nacen con, una morfología que sea probablemente ideal para las aplicaciones conductoras del rellenador. Buckytubes uno mismo-ensambla en “cuerdas” de diez los centenares de tubos alineados, ejecutándose de lado a lado, ramificándose y recombinando. Cuando es examinado por microscopia electrónica, es excesivamente difícil encontrar el extremo de ninguno de estos cuerdas. Así, las cuerdas forman los caminos conductores muy largos naturales que pueden ser explotados en la fabricación eléctricamente de compuestos llenados conductores. Las indicaciones Iniciales son que baje dramáticamente los cargamentos de buckytubes están requeridos para alcanzar un nivel dado de conductividad que para cualquier otro rellenador conductor.

Oportunidades

Las oportunidades para los plásticos conductores, así como los thermosets, llenados de los buckytubes son abundantes. Los cargamentos Muy inferiores (el <0.1%) preven aplicaciones disipantes antiestáticas y electroestáticas. Un ejemplo está en las partes del cuerpo del automóvil de la pintura, que se hacen cada vez más de plásticos. Porque son aisladores, las piezas plásticas cargan hacia arriba, que las hacen repeler electroestático las gotitas de la pintura formadas en la aerosol-pintura de las partes del cuerpo. Esto da lugar a mucha pintura perdida, que es un problema económico y ambiental. Una cubierta conductora de la pintura de fondo puede ser aplicada, pero esa fase de tratamiento extra es también muy costosa. la situación ideal es hacer la pieza sí mismo suficientemente conductora para drenar de distancia aumento de la carga conectando la pieza con la conexión a tierra durante el proceso de pintura.

Otra área amplia de la aplicación para los plásticos buckytube-llenados está en EMI/RFI que protege, que tiene aplicaciones, como se describe anteriormente, en electrónica portátil, y aplicaciones de la defensa. Si, como aparece la atenuación probable, buena de la radiación electromágnetica se puede lograr en los cargamentos del buckytube por orden del 1% o menos, la buena estabilidad mecánica se debe mantener, permitiendo que sea moldeado. Esto representaría un descubrimiento importante de plásticos y activaría el ensanchamiento de sus aplicaciones. Otras aplicaciones de la defensa de los compuestos del buckytube son semejantemente importantes por ejemplo el material de radar-absorción o de modificación para los aviones y los misiles.

Las áreas de aplicación apenas descritas hacen uso de la conductividad eléctrica de los buckytubes donde contribuyen el valor adicional más alto. Sin Embargo, hay gran promesa en el revelado de las aplicaciones que explotan las propiedades térmicas y mecánicas de buckytubes también. Como las aplicaciones eléctricas descritas aquí, las posibilidades son sobresaltadas. ¡Retén sintonizado!

Fuente: Carbon Nanotechnologies, Inc.

Para más información sobre esta fuente visite por favor Carbon Nanotechnologies, Inc.

Date Added: Sep 22, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 11. June 2013 21:07

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit