U mnogim naprednim industrijskim i specijalnim formulacijama materijala, inženjeri se često suočavaju s kritičnim pitanjem: mogu li ugljikove nanocijevi izdržati ekstremna radna okruženja? Na primjer, premazi otporni-na visoke temperature oko zrakoplovnih motora, obloge protiv-korozije za kemijski jake kiselinske i alkalne reaktore ili materijali otporni-na plamen za visoko-naponske kabele. Koliko su ugljikove nanocijevi stabilne u okruženju visoke temperature / jake kiseline / jake lužine? Ako te fizikalno-kemijske granice nisu jasno shvaćene, dodavanjem ne samo da se ne postiže očekivana izvedba, već može dovesti i do ozbiljnih inženjerskih nesreća. Danas ćemo koristiti stvarne testne podatke kako bismo otkrili stvarne performanse ugljikovih nanocijevi u ekstremnim uvjetima.
Visoko{0}}temperaturna stabilnost ugljikovih nanocijevi: oksidacija je jedina Ahilova peta
U okruženju inertnog plina ili vakuuma, ugljikove nanocijevi mogu izdržati temperature koje se približavaju 3000 stupnjeva. Međutim, u zraku-koji sadrži kisik, oksidativna razgradnja počinje iznad 400 stupnjeva.
Ugljikove nanocijevi sastavljene su od čistih sp² ugljikovih-ugljikovih veza, što im daje izuzetno visoku toplinsku stabilnost. Međutim, u praktičnim primjenama, velika većina okolina sadrži kisik. Ključni čimbenik koji određuje otpornost ugljikovih nanocijevi na oksidaciju u zraku je "gustoća defekta" i "stupanj grafitizacije" stijenki cijevi. Nečistoće amorfnog ugljika i atomi ugljika na strukturnim defektima imaju veću energiju i preferirana su mjesta napada za kisik na visokim temperaturama.
| Vrsta ugljične nanocijevi | Stupanj grafitizacije | Početna temperatura oksidacije u zraku (Ti) | Stopa ostatka na 800 stupnjeva u zraku | Tolerancija temperature u inertnom plinu |
|---|---|---|---|---|
| Sirove više{0}}zidne cijevi (niske čistoće) | Niska | ~350 stupnjeva | >5% (visok sadržaj pepela) | 2000 stupnjeva |
| Cijevi visoke-čistoće s više- stijenki (99%+) | Relativno visoko | ~450 stupnjeva | <0.5% | 2500 stupnjeva |
| Ugljične nanocijevi-s jednom stijenkom | Vrlo visoko | ~500 stupnjeva | <0.1% | >2800 stupnjeva |
(Napomena: Gornji podaci temelje se na standardu termogravimetrijske analize ASTM E1131, sa brzinom zagrijavanja od 10 stupnjeva / min u zračnoj atmosferi.)
Podaci pokazuju da ako vaša primjena uključuje okoline koje-sadrže kisik-na visokim-temperaturama (kao što su visoko{2}}temperaturne toplinski vodljive silikonske masti ili plastika koja usporava-vatru), moraju se odabrati ugljične nanocijevi visoke-čistoće koje su podvrgnute tretmanu žarenja na visokim-temperaturama. Inače će materijal početi "hlapiti" na temperaturama iznad 300 stupnjeva.
Jaka kiselinska stabilnost ugljikovih nanocijevi: jasan dvosjekli učinak
Ugljikove nanocijevi su izuzetno stabilne u konvencionalnim slabim kiselinama. Međutim, pod jakim kiselim uvjetima, kao što su miješane kiseline uz zagrijavanje, poklopci cijevi i defekti stijenke će se rezati oksidacijom, uzrokujući nepovratna strukturna oštećenja.
U modificiranju materijala često koristimo miješanu otopinu koncentrirane sumporne kiseline i koncentrirane dušične kiseline (3:1 po volumenu) za "kiselo-ispiranje" ugljikovih nanocijevi za cijepljenje karboksilnih skupina. Ali ovo je u biti destruktivan proces. Prema vodiču za karakterizaciju ISO/TS 11308, produljena obrada jakom kiselinom značajno smanjuje omjer širine i visine ugljikovih nanocijevi, "rezajući" ih u kratke cijevi, što rezultira značajnim smanjenjem performansi vodljive mreže.
| Imerzivno okruženje | Uvjeti liječenja | Promjena prosječne duljine | Promjena površinske funkcionalne grupe | Promjena praga vodljive perkolacije |
|---|---|---|---|---|
| 10% razrijeđena klorovodična kiselina (sobna temperatura) | 24 sata | Gotovo nepromijenjeno | Nema bitnih promjena | Nepromijenjeno |
| Koncentrirana sumporna kiselina (sobna temperatura) | 48 sati | Malo skraćeno | Vrlo tragovi hidroksilnih skupina | Lagano povećana |
| Mješovita kiselina (H₂SO₄:HNO3) na 80 stupnjeva | 2 sata | Skraćeno za više od 70% | Velika količina karboksilnih/karbonilnih skupina | Significantly increased (>3 puta) |
Stoga, ako vaš proizvod mora biti podvrgnut jakim kiselim procesima tijekom proizvodnje (kao što je tretman kiselom kupkom za određena specijalna vlakna), izravno dodavanje ugljikovih nanocijevi nije izvedivo. Moraju se razmotriti-slojevi premaza otporni na kiseline ili prilagodbe slijeda procesa.
Jaka alkalna stabilnost ugljikovih nanocijevi: Iznenađujuće izvrsna izvedba
Ugljikove nanocijevi pokazuju izuzetno jaku otpornost na jaka alkalna okruženja. Čak i nakon -dugotrajnog uranjanja u visoko{2}}temperaturnu koncentriranu lužinu (kao što je 40% NaOH), njihova strukturna morfologija i električna vodljivost gotovo se ne raspadaju.
Za razliku od jakih kiselina, sp² ugljikova mreža ugljikovih nanocijevi prirodno je kemijski inertna na alkalijske otopine. U kemijskim anti-korozijskim premazima i jakim alkalnim elektrolitima za baterije (kao što su cink-zračne baterije i neke vodene baterije), ugljikove nanocijevi su idealna vodljiva punila.
| Uvjeti ispitivanja | Vrijeme uranjanja | Ramanova spektroskopija ID/IG omjer (karakterizacija kvara) | Stopa gubitka mase | Promjena vodljivosti |
|---|---|---|---|---|
| 40% NaOH (sobna temperatura) | 720 sati | Nema bitnih promjena | <0.1% | Nema propadanja |
| 40% NaOH (80 stupnjeva) | 120 sati | Nema bitnih promjena | <0.2% | Nema propadanja |
| 40% KOH (sobna temperatura) | 720 sati | Nema bitnih promjena | <0.1% | Nema propadanja |
To znači da u području jakih alkalnih anti{0}}korozijskih premaza možete pouzdano koristiti ugljikove nanocijevi za poboljšanje anti-statičke i toplinske vodljivosti premaza, bez brige o koroziji ili degradaciji materijala.
Shandong Tanfeng novi materijal: Izvorno povjerenje proizvođača za visoko{0}}stabilne ugljične nanocijevi
Novi materijal Shandong Tanfeng, poboljšavajući stupanj grafitizacije i smanjujući gustoću defekata stijenki cijevi, značajno povećava otpornost na oksidaciju i koroziju ugljikovih nanocijevi, što ga čini preferiranim proizvođačem izvora za ekstremne radne uvjete.
Kako bi se postigla vrhunska izvedba ugljikovih nanocijevi na visokim-temperaturama ili korozivnim okruženjima, kvaliteta samog materijala je odlučujući čimbenik. Novi materijal Shandong Tanfeng, na temelju svoje duboke procesne akumulacije, pokazuje značajne prednosti:
Proces žarenja-na visokoj temperaturi, poboljšanje otpornosti na oksidaciju:Tanfeng New Material uvodi zaštićeni korak grafitizirajućeg žarenja na visokoj-temperaturi nakon CVD rasta, popravljajući defekte rešetke u stjenkama cijevi i podižući početnu temperaturu oksidacije ugljikovih nanocijevi u zraku na iznad 480 stupnjeva, u potpunosti ispunjavajući zahtjeve visoko{2}}plastike{3}}visoke{3}}temperature i toplinski vodljivih materijala.
Ultimativno uklanjanje nečistoća, smanjenje točaka osjetljivosti na kiseline/lužine:Ciljajući na amorfni ugljik i metalne ostatke katalizatora koji su najosjetljiviji na napade u jakim kiselim/alkalnim okruženjima, Shandong Tanfeng koristi višestruke procese pročišćavanja za stabilnu kontrolu sadržaja pepela unutar 0,5%. Bez nečistoća koje "koče", otpornost na koroziju samih ugljikovih nanocijevi je u potpunosti oslobođena.
Prilagođene formulacije-otporne na vremenske uvjete:Za ekstremne radne uvjete, Shandong Tanfeng ne samo da nudi prah visoke-stabilnosti, već nudi i masterbatche ugljikovih nanocijevi s posebnim tretmanom pasivizacije površine, sprječavajući lokalne reakcije tijekom obrade jakim kiselinama/lužinama, pružajući pouzdano osiguranje materijala za-polja vrhunske kvalitete kao što su zrakoplovstvo i kemijska-korozija.
Stabilnost ugljikovih nanocijevi u ekstremnim okruženjima pokazuje jasan uzorak: "izvrsna otpornost na-visoku temperaturu (bez-kisika)/izvrsna otpornost na jake alkalije, ali osjetljiva na okruženja-koja sadrže kisik-na visokim{2}}temperaturama i miješanje jakih kiselina." Prilikom odabira materijala bitno je uskladiti ih prema stvarnoj temperaturi obrade i kemijskom okruženju. Ako tražite visoko{6}}kvalitetne ugljične nanocijevi koje održavaju strukturnu stabilnost u zahtjevnim radnim uvjetima, novi materijal Shandong Tanfeng, zahvaljujući svojim proizvodnim prednostima visoke kristalnosti i niskih defekata, nedvojbeno je izvorni partner kojem možete vjerovati.