Buckytubes - un Additivo Per la Plastica

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Sfondo

Un Riporto Versatile per la Plastica

Nuove Applicazioni

Plastica Elettricamente Conduttiva

Caricamento Critico

Buckytubes Come Soluzione

Opportunità

Sfondo

L'inizio di questa storia è stato detto molte volte. Nel 1985, una confluenza degli eventi piombo ad un esperimento inatteso e non pianificato con un nuovo genere di microscopio con conseguente scoperta di nuova molecola fatta puramente di carbonio - i chimici stessi dell'elemento ritenuti là erano niente più imparare circa. Buckyballs - sessanta atomi di carbonio sistemati in una forma del pallone da calcio - era stato scoperto ed il mondo chimico, per non menzionare i mondi fisici e materiali, mai non sarebbe lo stesso.

Un Riporto Versatile per la Plastica

I beni meccanici (rigidezza, concentrazione, resistenza), termici ed elettrici dei materiali puri del buckytube permettono ad un gran numero di applicazioni, dalle batterie e dalle pile a combustibile alle fibre e dai cavi ai prodotti farmaceutici ed ai materiali biomedici. Massa di applicazioni supplementari emerge quando si pensa ai nanotubes di mescolamento con altri materiali per migliorare i beni attuali o per fornire i nuovi. Facendo Uso dei nanotubes come i riporti in termoplastica e thermosets, per esempio, è stato discusso per parecchi anni e soltanto recentemente sta subendo la ricerca e lo sviluppo rapidi mentre le quantità sufficienti di materiale di alta qualità del buckytube sta diventando disponibili per permettere a tali indagini.

Uno degli sviluppi tecnologici più importanti di ultima metà del XX secolo era la sostituzione sostanziale dei metalli con la plastica. La Maggior Parte di questa sostituzione è stata nelle applicazioni strutturali, dove la plastica è stata costruita per superare l'acciaio ed altri elementi da costruzione in metallo fornendo la concentrazione o la rigidezza adeguata a peso ed a costo più bassi. I beni chiave che i metalli avranno sempre sopra la plastica, tuttavia, sono nella conduttività elettrica. La Plastica è isolanti elettrici stupefacente buoni; infatti, questi beni provocano molti degli usi più molto diffusi e più importanti della plastica. Tuttavia, le domande di plastica sarebbero estese sostanzialmente se le buone soluzioni esistessero per rendere questi materiali conduttivi.

Nuove Applicazioni

Questi campi di applicazione includono: protezione dissipativa e ed elettromagnetica antistatica e elettrostatica e materiali assorbenti. Il Disturbo elettromagnetico e l'interferenza di radiofrequenza (EMI/RFI) che protegge, per esempio, è essenziali in computer portatili, telefoni cellulari, impaginatori ed altri apparecchi elettronici portatili impedire l'interferenza con e dall'altra strumentazione elettronica. Attualmente, c'è materia plastica non adatta a questo fine ed il metallo, in una forma o nell'altra, si aggiunge tipicamente per svolgere questa funzione nelle casse della strumentazione elettronica, nel peso sostanziale imponente e nella spesa di fabbricazione.

Plastica Elettricamente Conduttiva

Per alcune applicazioni, la plastica è stata caricata con i materiali conduttivi per anni per fornire la conducibilità. Il riporto più comune è nero di carbonio, che è relativamente economico e funziona bene in molte applicazioni.

Caricamento Critico

Uno svantaggio a nero di carbonio come riporto conduttivo, tuttavia, è l'alto caricamento richiesto per fornire il livello desiderato di conducibilità. È ben noto che la conducibilità di un isolante riempito, quale una resina del polimero, aumenta con caricamento del riporto in una Curva Ad S classica. Cioè fino ad un caricamento critico, la conducibilità in serie cambia piccolo, ma aumenta molto rapido sopra l'aggiunta appena un po'del più riporto. Ciò è perché l'alta conducibilità in serie richiede la presenza di molte vie conduttive lunghe, che sono ottenute soltanto quando il caricamento è così alto che quando distribuito a caso, le particelle conduttive (per esempio, nero di carbonio) è probabile formare le catene lunghe. Questa soglia critica di caricamento è realmente molte volte più superiore a sia richiesto se queste particelle potessero essere collocate in qualche modo nelle posizioni ottimali per formare le catene lunghe con il caricamento minimo. Ma, naturalmente, essere submicron nella dimensione, questa non può essere fatto. Moltissimo nero di carbonio è sprecato nella ridondanza richiesta di accumularsi sopra il livello di soglia in cui queste catene lunghe si formano.

Egualmente ben noto è il fatto che la soglia critica di caricamento diminuisce drammaticamente mentre l'allungamento (lunghezza alla larghezza) delle particelle del riporto aumenta. Ciò è perché le particelle più lunghe riguardano una maggior distanza della via conduttiva, mentre il nero di carbonio, che è sferoidale, deve formare una catena delle particelle commoventi per riguardare la distanza che un riporto a forma di fibra riguarderebbe da sè.

Perché è il caricamento del riporto importante? Oltre al risparmio del peso, quando una plastica è caricata con nero di carbonio a 30, 40, anche 50% da volume, che è spesso il livello hanno dovuto raggiungere la conducibilità in serie desiderata, i beni meccanici del composito severamente sono degradati. Non è Spesso utilizzabile affatto e non è tipicamente più mouldable, che è frequentemente i beni più critici delle parti di plastica.

Buckytubes Come Soluzione

Offerta di Buckytubes una soluzione. In Primo Luogo, Buckytubes è conduttori elettrici formidabili, come precedentemente descritto. Non c'è Nessun polimero un migliore conduttore e nessuno migliore è probabile essere trovato. (I Cosiddetti polimeri conduttivi, classe A di molecole a catena lunga con una spina dorsale coniugata, sarebbero descritti meglio come molecularresistors; sono intrinsecamente semiconduttori.) In Secondo Luogo, Buckytubes ha un allungamento fenomenale alto. I Diversi tubi sono di circa 1 nanometro di diametro (circa metà del diametro di DNA e circa 1/10,000th del diametro delle fibre della grafite) e 100-1000 nanometro di lunghezza. Quindi, l'allungamento dei buckytubes è intorno 100-1000, rispetto a circa 1 per le particelle di nero di carbonio. Ciò già cambia la cacciagione interamente, spingendo il livello critico di caricamento verso il basso, come precedentemente descritto. Per Concludere, i buckytubes si formano naturalmente, in effetti nascono con, una morfologia che è probabilmente ideale per le applicazioni conduttive del riporto. Buckytubes auto-monta “nelle corde„ dei dieci alle centinaia di tubi stati allineati, di funzionare parallelamente, di ramificazione e di ricombinazione. Una Volta esaminato secondo microscopia elettronica, è eccessivamente difficile da trovare l'estremità di qualcuno di questi corde. Quindi, le corde formano le vie conduttive molto lunghe naturali che possono essere sfruttate nella fabbricazione elettricamente dei compositi riempiti conduttivi. Le indicazioni Iniziali sono che abbassi drammaticamente i caricamenti dei buckytubes sono richiesti per raggiungere un livello dato di conducibilità che per tutti i altri riporti conduttivi.

Opportunità

Le opportunità per la plastica conduttiva come pure i thermosets, riempiti di buckytubes sono abbondanti. I caricamenti Molto bassi (<0.1%) prevedono le applicazioni dissipative antistatiche ed elettrostatiche. Un esempio è nelle parti del corpo dell'automobile della pittura, che sempre più sono fatte della plastica. Poiché è isolanti, le parti di plastica fanno pagare su, che le inducono a respingere elettrostaticamente le goccioline della vernice formate nella verniciatura a spruzzo delle parti del corpo. Ciò provoca moltissima vernice sprecata, che è sia un problema ambientale economico che. Un cappotto conduttivo della mano di fondo può essere applicato, ma quella fase di lavorazione extra è egualmente abbastanza costosa. la situazione ideale è di rendere la parte stessa sufficiente conduttiva per prosciugare l'accumulazione della tassa connettendo la parte alla terra durante il trattamento di pittura.

Un Altro vasto campo di applicazione per della la plastica ripiena buckytube è in EMI/RFI che proteggono, che ha usi, come precedentemente descritto, nell'elettronica portatile e nelle applicazioni della difesa. Se, come compare l'attenuazione probabile e buona di radiazione elettromagnetica può essere raggiunta ai caricamenti del buckytube sull'ordine di 1% o più di meno, la buona stabilità meccanica dovrebbe essere mantenuta, permettendo che sia modellato. Ciò rappresenterebbe un'innovazione significativa in plastica e permetterebbe all'ampliamento dei loro usi. Altri usi della difesa dei compositi del buckytube sono similmente significativi quale materiale radar-assorbente o di modificazione per gli aerei ed i missili.

I campi di applicazione appena descritti usano la conduttività elettrica dei buckytubes in cui contribuiscono il più alto valore aggiunto. Tuttavia, c'è grande promessa nello sviluppo delle applicazioni che sfruttano i beni termici e meccanici dei buckytubes pure. Come le applicazioni elettriche descritte qui, le possibilità sono mente che boggling. Soggiorno sintonizzato!

Sorgente: Carbon Nanotechnologies, Inc.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego Carbon Nanotechnologies, Inc.

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

Last Update: 11. June 2013 20:55

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