Buckytubes - un Additif Pour des Plastiques

Sujets Couverts

Mouvement Propre

Un Remplissage Versatile pour des Plastiques

Applications Neuves

Plastiques Électriquement Conducteurs

Charge Critique

Buckytubes Comme Solution

Opportunités

Mouvement Propre

On a dit le début de cette histoire beaucoup de fois. En 1985, un confluent des événements menés à une expérience inattendue et non planifiée avec un genre neuf de microscope ayant pour résultat la découverte d'une molécule neuve faite purement de carbone - les pharmaciens mêmes d'élément sentis là n'étaient rien à davantage apprendre environ. Buckyballs - soixante atomes de carbone disposés dans une forme de ballon de football - avait été découvert et le monde chimique, sans compter les mondes matériels et matériels, ne serait jamais identique.

Un Remplissage Versatile pour des Plastiques

Les propriétés mécaniques (raideur, force, dureté), thermiques et électriques des matériaux purs de buckytube activent une multitude d'applications, des batteries et des cellules à combustible aux fibres et des câbles aux pharmacies et aux matériaux biomédicaux. Scores d'applications supplémentaires apparaissent quand on pense à des nanotubes de mélange avec d'autres matériaux pour améliorer les propriétés existantes ou pour fournir des neufs. Utilisant des nanotubes comme remplissages en thermoplastique et thermosets, par exemple, a été discuté pendant plusieurs années, et subit tout récemment l'enquête et le développement rapides pendant que les quantités suffisantes de matériau de haute qualité de buckytube devient disponible pour activer de telles investigations.

Un des développements des technologies les plus importants de la dernière moitié du 20ème siècle était le remontage substantiel des métaux avec des plastiques. La Majeure Partie de ce remontage a été dans des applications structurelles, où des plastiques ont été conçus pour surpasser l'acier et d'autres métaux structurels en fournissant la force ou la raideur adéquate au grammage et au coût inférieurs. Une propriété principale que les métaux auront toujours au-dessus des plastiques, cependant, est dans la conductivité électrique. Les Plastiques sont les isolants électriques étonnamment bons ; en fait, cette propriété provoque plusieurs des utilisations les plus répandues et les plus importantes des plastiques. Cependant, les demandes de plastiques seraient élargies considérablement si les bonnes solutions existaient pour rendre ces matériaux conducteurs.

Applications Neuves

Ces domaines d'application comprennent : blindage dispersif et et électromagnétique antistatique et électrostatique et matériaux absorbants. La Perturbation électromagnétique et l'interférence de radiofréquence (EMI/RFI) protégeant, par exemple, est essentielle dans les ordinateurs portatifs, les téléphones portables, les pagineurs et d'autres appareils électroniques portatifs pour éviter l'interférence avec et de l'autre matériel électronique. Actuellement, il n'y a matière plastique pas adaptée à cet effet, et le métal, sous une forme ou une autre, est type ajouté pour fournir ce fonctionnement dans les caisses de matériel électronique, le grammage substantiel imposant et les frais de fabrication.

Plastiques Électriquement Conducteurs

Pour quelques applications, des plastiques ont été chargés avec les matériaux conducteurs pendant des années pour fournir la conductivité. Le remplissage le plus commun est un noir de carbone, qui est relativement peu coûteux et fonctionne bien dans beaucoup d'applications.

Charge Critique

Un inconvénient au noir de carbone comme remplissage conducteur, cependant, est la charge élevée exigée pour fournir le niveau désiré de la conductivité. Il est réputé que la conductivité d'un isolant rempli, tel qu'une résine de polymère, augmente avec la charge de remplissage dans une S-Courbure classique. C'est-à-dire, jusqu'à une charge critique, la conductivité en vrac change peu, mais augmente très rapidement lors d'ajouter juste un peu plus de remplissage. C'est parce que la conductivité en vrac élevée exige la présence de beaucoup de longues voies conductrices, qui sont obtenues seulement quand la charge est si élevée que quand irrégulier distribuée, les particules conductrices (par exemple, noir de carbone) sont susceptibles de former de longs réseaux. Ce seuil critique de charge est réellement beaucoup de fois plus haut que soyez exigé si d'une certaine manière ces particules pourraient être mises dans les positions optimales pour former de longs réseaux avec la charge minimale. Mais, naturellement, étant submicronique dans la taille, ceci ne peut pas être fait. Beaucoup de noir de carbone est gaspillé dans la redondance exigée pour s'accumuler au-dessus du seuil d'avertissement où ces longs réseaux forment.

Également réputé est le fait que le seuil critique de charge diminue excessivement à mesure que le rapport hauteur/largeur (longueur à la largeur) des particules de remplissage augmente. C'est parce que de plus longues particules couvrent une distance plus grande de la voie conductrice, attendu que le noir de carbone, qui est sphéroïdal, doit former un réseau des particules émouvantes pour couvrir la distance qu'un remplissage en forme de fibre couvrirait par lui-même.

Pourquoi la charge de remplissage est-elle importante ? Hormis l'épargne de grammage, quand un plastique est chargé avec le noir de carbone à 30, 40, même 50% par le volume, qui est souvent le niveau ont dû atteindre la conductivité en vrac désirée, les propriétés mécaniques du composé sont sévèrement dégradés. Souvent il n'est pas utilisable du tout, et type il n'est plus mouldable, qui est fréquemment la propriété la plus critique des pièces en plastique.

Buckytubes Comme Solution

Offre de Buckytubes une solution. D'abord, Buckytubes sont les conducteurs électriques terribles, comme décrit ci-dessus. Aucun polymère n'est un meilleur conducteur et aucun meilleur n'est susceptible d'être trouvé. (Les Soi-disant polymères conducteurs, une classe des molécules à longue chaîne avec un circuit principal conjugué, mieux seraient décrits comme molecularresistors ; ils sont intrinsèquement semi-conducteurs.) En Second Lieu, Buckytubes ont un rapport hauteur/largeur phénoménalement élevé. Les Différents tubes sont environ 1 nanomètre de diamètre (environ moitié du diamètre de l'ADN, et environ 1/10,000th du diamètre des fibres de graphite), et 100-1000 nanomètre de longueur. Ainsi, le rapport hauteur/largeur des buckytubes est environ 100-1000, avec environ 1 pour des particules de noir de carbone. Ceci change déjà le jeu entièrement, en poussant le niveau critique de charge vers le bas, comme décrit ci-dessus. En Conclusion, les buckytubes forment naturellement, sont en fait nés avec, une morphologie qui est probablement idéale pour des applications conductrices de remplissage. Buckytubes auto-assemblent dans des « câbles » des dix aux centaines de tubes alignés, faire fonctionner côte à côte, être branché et recombiner. Une Fois examiné par microscopie électronique, il est excessivement difficile de trouver l'extrémité de l'un de ces câbles. Ainsi, les câbles forment les voies conductrices très longues naturelles qui peuvent être exploitées en effectuant électriquement les composés remplis conducteurs. Les signes Initiaux sont qu'abaissez excessivement les charges des buckytubes sont priés d'atteindre un niveau donné de la conductivité que pour tous les autres remplissages conducteurs.

Opportunités

Les opportunités pour les plastiques conducteurs, ainsi que les thermosets, remplis de buckytubes sont abondants. Les charges Très faibles (<0.1%) prévoient des applications dispersives antistatiques et électrostatiques. Un exemple est aux parties du corps d'automobile de peinture, qui sont de plus en plus faites de plastiques. Puisqu'ils sont des isolants, les pièces en plastique chargent, qui les font repousser électrostatiquement les gouttelettes de peinture formées en peignant à la bombe des parties du corps. Ceci a comme conséquence beaucoup de peinture gaspillée, qui est un problème économique et écologique. Une couche conductrice d'amorce peut être appliquée, mais cette étape de traitement supplémentaire est également tout à fait coûteuse. la situation idéale est de rendre la pièce elle-même suffisamment conductrice pour vider loin l'accumulation de charge en mettant la pièce à la terre pendant le procédé de peinture.

Une Autre zone large de demande de plastiques remplis buckytube est dans EMI/RFI protégeant, qui a des utilisations, comme décrit ci-dessus, dans l'électronique portative, et applications de la défense. Si, comme apparaît l'atténuation susceptible et bonne du rayonnement électromagnétique peut être atteinte aux charges de buckytube sur l'ordre de 1% ou moins, la bonne stabilité mécanique devrait être mise à jour, lui permettant d'être formé. Ceci représenterait une percée significative en plastiques et activerait l'élargissement de leurs utilisations. D'Autres utilisations de la défense des composés de buckytube sont assimilé significatives comme le matériau de radar-absorption ou de modification pour des aéronefs et des missiles.

Les domaines d'application juste décrits se servent de la conductivité électrique des buckytubes où ils contribuent la valeur ajoutée la plus élevée. Cependant, il y a promesse grande dans le développement d'applications qui exploitent les propriétés thermiques et mécaniques des buckytubes aussi bien. Comme les applications électriques décrites ici, les possibilités sont époustouflantes. Restez à l'écoute !

Source : Carbon Nanotechnologies, Inc.

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît Carbon Nanotechnologies, Inc.

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

Last Update: 11. June 2013 20:51

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