Buckytubes - um Aditivo Para Plásticos

Assuntos Cobertos

Fundo

Um Enchimento Versátil para Plásticos

Novas Aplicações

Plásticos Electricamente Condutores

Carga Crítica

Buckytubes Como uma Solução

Oportunidades

Fundo

O começo desta história foi dito muitas vezes. Em 1985, uma afluência dos eventos conduzidos a uma experiência inesperada e não programada com um tipo novo do microscópio tendo por resultado a descoberta de uma molécula nova feita puramente do carbono - os químicos mesmos do elemento sentidos lá não eram nada mais aprender aproximadamente. Buckyballs - sessenta átomos de carbono arranjados em uma forma da bola de futebol - tinha sido descoberto e o mundo químico, para não mencionar os mundos físicos e materiais, nunca seria o mesmo.

Um Enchimento Versátil para Plásticos

As propriedades mecânicas (rigidez, força, dureza), térmicas e elétricas de materiais puros do buckytube permitem uma multidão de aplicações, das baterias e das células combustíveis às fibras e dos cabos aos produtos farmacêuticos e aos materiais biomedicáveis. As Contagens de aplicações adicionais emergem quando se pensa de nanotubes de mistura com outros materiais para melhorar propriedades existentes ou para fornecer novos. Usando nanotubes como enchimentos no thermoplastics e thermosets, por exemplo, foi discutido por diversos anos, e somente está submetendo-se recentemente à investigação e à revelação rápidas enquanto as suficientes quantidades do material de alta qualidade do buckytube se estão tornando disponíveis para permitir tais investigações.

Uma das revelações de tecnologia as mais importantes da última metade do século XX era a substituição substancial dos metais com plásticos. A Maioria desta substituição estêve nas aplicações estruturais, onde os plásticos foram projectados para outperform o aço e outros metais estruturais fornecendo a força ou a rigidez adequada a mais baixos peso e custo. Uma propriedade chave que os metais tenham sempre sobre plásticos, contudo, está na condutibilidade elétrica. Os Plásticos são isoladores elétricos surpreendente bons; de facto, esta propriedade causa muitos dos usos os mais difundidos e os mais importantes dos plásticos. Não Obstante, os pedidos para plásticos seriam alargados substancialmente se as boas soluções existiram para fazer estes materiais condutores.

Novas Aplicações

Estas áreas de aplicação incluem: protecção dissipative, e eletromagnética antiestática, electrostática e materiais absorventes. A interferência Eletromagnética e a interferência da radiofrequência (EMI/RFI) que protege, por exemplo, são essenciais nos computadores portáteis, nos telemóveis, nos biperes e em outros dispositivos electrónicos portáteis impedir a interferência com e do outro equipamento eletrônico. Presentemente, há um material plástico não apropriado com esta finalidade, e o metal, de uma ou de outra forma, é adicionado tipicamente para fornecer esta função em caixas do equipamento eletrônico, em peso substancial imponente e em despesa da fabricação.

Plásticos Electricamente Condutores

Para algumas aplicações, os plásticos foram carregados com os materiais condutores por anos para fornecer a condutibilidade. O enchimento o mais comum é o preto de carbono, que é relativamente barato e trabalha bem em muitas aplicações.

Carga Crítica

Um inconveniente ao preto de carbono como um enchimento condutor, contudo, é a carga alta exigida para fornecer o nível desejado de condutibilidade. É conhecido que a condutibilidade de um isolador enchido, tal como uma resina do polímero, aumenta com carga do enchimento em uma S-Curva clássica. Isto é, até uma carga crítica, a condutibilidade maioria muda pouco, mas aumenta-o muito ràpida em cima de adicionar apenas um pouco mais enchimento. Isto é porque a condutibilidade maioria alta exige a presença de muitos caminhos condutores longos, que são obtidos somente quando a carga é tão alta que quando distribuída aleatòria, as partículas condutoras (por exemplo, preto de carbono) é provável formar correntes longas. Este ponto inicial crítico da carga é realmente muitas vezes mais altamente do que seja exigido se de algum modo estas partículas poderiam ser colocadas nas posições óptimas para formar correntes longas com a carga mínima. Mas, naturalmente, sendo submicrónico em tamanho, isto não pode ser feito. Muito preto de carbono é desperdiçado na redundância exigida acumular-se acima do nível de ponto inicial onde estas correntes longas formam.

Igualmente conhecido é o facto de que o ponto inicial crítico da carga diminui dramàtica enquanto o prolongamento (comprimento à largura) das partículas do enchimento aumenta. Isto é porque umas partículas mais longas cobrem uma distância maior do caminho condutor, visto que o preto de carbono, que é spheroidal, tem que formar uma corrente de partículas tocantes para cobrir a distância que um enchimento fibra-dado forma cobriria por si só.

Por Que é a carga do enchimento importante? Com exceção das economias do peso, quando um plástico é carregado com o preto de carbono em 30, 40, mesmo 50% pelo volume, que é frequentemente o nível necessário para alcançar a condutibilidade maioria desejada, as propriedades mecânicas do composto são degradados severamente. Frequentemente não é útil de todo, e tipicamente é já não mouldable, que é freqüentemente a propriedade a mais crítica das peças plásticas.

Buckytubes Como uma Solução

Oferta de Buckytubes uma solução. Primeiramente, Buckytubes é condutores elétricos óptimos, como descrito acima. Nenhum polímero é um condutor melhor e nenhum melhor é provável ser encontrado. (Os polímeros condutores Assim Chamados, uma classe de moléculas da longo-corrente com uma espinha dorsal conjugada, seriam descritos melhor como molecularresistors; são intrìnseca semiconducting.) Em Segundo, Buckytubes tem um prolongamento phenomenally alto. As câmaras de ar Individuais são aproximadamente 1 nanômetro no diâmetro (aproximadamente metade do diâmetro do ADN, e em aproximadamente 1/10,000th do diâmetro de fibras da grafite), e 100-1000 nanômetro de comprimento. Assim, o prolongamento dos buckytubes é ao redor 100-1000, comparado com o aproximadamente 1 para partículas do preto de carbono. Isto já muda o jogo inteiramente, empurrando o nível crítico da carga para baixo, como descrito acima. Finalmente, os buckytubes formam naturalmente, são de facto nascidos com, uma morfologia que seja provavelmente ideal para aplicações condutoras do enchimento. Buckytubes auto-monta em “cordas” dos dez às centenas de câmaras de ar alinhadas, sendo executado de lado a lado, ramificando e recombining. Quando examinado pela microscopia de elétron, é excessivamente difícil encontrar a extremidade de qualqueras um cordas. Assim, as cordas formam os caminhos condutores muito longos naturais que podem ser explorados em fazer electricamente compostos enchidos condutores. As indicações Iniciais são que abaixe dramàtica cargas dos buckytubes estão exigidos para alcançar um nível dado de condutibilidade do que para todos os outros enchimentos condutores.

Oportunidades

As oportunidades para plásticos condutores, assim como os thermosets, enchidos com os buckytubes são abundantes. As cargas Muito baixas (<0.1%) prevêem aplicações dissipative antiestáticas e electrostáticas. Um exemplo está nas partes do corpo do automóvel da pintura, que são feitas cada vez mais dos plásticos. Porque são isoladores, as peças plásticas cobram acima, que fazem com que repilam eletrostaticamente as gotas da pintura formadas na pulverizador-pintura das partes do corpo. Isto conduz a muita pintura desperdiçada, que é um problema econômico e ambiental. Um revestimento condutor da primeira demão pode ser aplicado, mas essa etapa de processamento extra é igualmente bastante cara. a situação ideal é fazer a peça própria suficientemente condutora para drenar afastado a acumulação da carga conectando a peça à terra durante o processo de pintura.

Uma Outra área larga do pedido para plásticos buckytube-enchidos está em EMI/RFI que protegem, que tem usos, como descrito acima, na eletrônica portátil, e em aplicações da defesa. Se, como aparece a atenuação provável, boa da radiação eletromagnética pode ser alcançada em cargas do buckytube na ordem de 1% ou menos, a boa estabilidade mecânica deve ser mantida, permitindo que esteja moldado. Isto representaria uma descoberta significativa nos plásticos e permitiria o alargamento de seus usos. Outros usos da defesa de compostos do buckytube são similarmente significativos como o material deabsorção ou de alteração para aviões e mísseis.

As áreas de aplicação apenas descritas utilizam a condutibilidade elétrica dos buckytubes onde contribuem o valor adicionado o mais alto. Contudo, há uma grande promessa na revelação das aplicações que exploram as propriedades térmicas e mecânicas dos buckytubes também. Como as aplicações elétricas descritas aqui, as possibilidades são mente que boggling. Estada ajustada!

Source: Carbono Nanotecnologia, Inc.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Carbono Nanotecnologia, Inc.

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

Last Update: 11. June 2013 21:04

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