Les diferències entre els masterbatches conductors de nanotubs de carboni de paret simple-, de pocs-parets i de múltiples-parets
Els masterbatch conductors de nanotubs de carboni es poden dividir en tres categories principals segons el tipus de nanotub de carboni utilitzat: masterbatch de nanotubs de carboni de paret única (SWCNT), masterbatch de nanotubs de carboni de parets{{1}poques (FWCNT) i masterbatch de nanotubs de carboni de paret múltiple (MWCNT). El masterbatch de tubs de paret única té la millor conductivitat elèctrica i la quantitat d'addició més baixa (0,05%-0,2% en el producte final), però el seu cost és el més alt i s'utilitza en electrònica-de gamma alta i aeroespacial. El masterbatch de tubs de paret múltiple té la rendibilitat més alta en costos i el procés més madur, amb un contingut de nanotubs de carboni del 15%-20% al masterbatch, que representa més del 80% de la quota de mercat. Pocs-masterbatch de tubs amb paret queden entre els dos, combinant una alta conductivitat elèctrica i una bona dispersibilitat. El nucli de la selecció és: trieu una-paret per obtenir el màxim rendiment, trieu una-paret múltiple per obtenir una rendibilitat i mireu unes parets per obtenir una elecció equilibrada.
Capítol 1: Els nanotubs de carboni en masterbatches no són "un" material
Molta gent pensa que els nanotubs de carboni són només "un" material, però de fet, són una família.
Tots els membres d'aquesta família semblen "tubs buits", però el nombre de parets del tub difereix, cosa que determina les seves respectives "personalitats" i "especialitats". En els lots mestres conductors, segons el tipus de nanotubs de carboni utilitzat, es divideixen principalment en tres grans categories de productes: lots mestres de nanotubs de carboni de paret única-, lots mestres de nanotubs de carboni de poca-paret i lots mestres de nanotubs de carboni de diverses{-parets.
Tot i que aquests tres tipus de masterbatch tenen noms similars, tenen grans diferències d'estructura, rendiment, cost i aplicació. Avui, anem a ordenar les coses amb claredat: quines són les característiques dels diferents tipus de nanotubs de carboni en masterbatch? I en quins escenaris s'utilitzen respectivament?
Capítol 2: Masterbatch de nanotubs de carboni de paret única: el "sostre" del rendiment
2.1 Característiques estructurals
Un nanotub de carboni de paret única (SWCNT) es pot imaginar com un full de paper de grafè, amb només un àtom de gruix, enrotllat perfectament en un cilindre perfecte. La seva estructura és molt pura, només té una superfície i el seu diàmetre és de només 1-2 nanòmetres. Les propietats elèctriques d'un tub d'una sola-paret es determinen exclusivament per la seva quiralitat (l'angle i el diàmetre del rotllo) - controlant la quiralitat, es poden fabricar tubs metàl·lics o semiconductors d'una sola paret, que altres tipus de nanotubs de carboni no poden aconseguir.
2.2 Rendiment en Masterbatch
Conductivitat elèctrica:Els tubs de-paret simple tenen la millor conductivitat elèctrica de la família de nanotubs de carboni. En estudis de recobriments conductors transparents, el rendiment optoelectrònic de les xarxes de tubs d'una sola-paret és significativament millor que el dels tubs de diverses-parets. Això es deu a l'estructura unidimensional gairebé perfecta dels tubs de paret única-, que permet que els electrons es sotmetin a un "transport balístic" al llarg de la paret del tub sense gairebé cap obstrucció.
Import addicional:El contingut de nanotubs de carboni en els masterbatches de tubs de paret única sol ser baix (1%-6%), però només es necessita un 0,05%-0,2% al producte final per aconseguir l'efecte conductor. Això es deu al fet que els tubs d'una sola paret tenen una relació d'aspecte extremadament alta (fins a 10.000) i una quantitat molt petita pot formar una "xarxa de percolació" a la matriu.
Propietats mecàniques:La resistència a la tracció dels tubs de-paret simple pot arribar als 50-200 GPa, que és 100 vegades la de l'acer. Quan s'afegeixen als masterbatches, poden reforçar la matriu alhora que aconsegueixen conductivitat elèctrica.
2.3 Escenaris d'aplicació
Els masterbatches de nanotubs de carboni de paret única-s'utilitzen principalment en camps-de gamma alta amb requisits de rendiment finals:
Dispositius electrònics{0}}de gamma alta:Transistors, sensors, pantalles flexibles. La propietat semiconductora dels tubs de-paret única els converteix en un material ideal per a les fitxes futures.
Materials compostos aeroespacials:Requisits lleugers i de resistència ultra-elevats, amb quantitats d'addició baixes del 0,01% al 0,1% per aconseguir la funcionalització.
Pel·lícules conductores transparents:Quantitat d'addició extremadament baixa, gairebé no afecta la transmissió de la llum i el color.
Bateries d'ànode-de silici:Amb una flexibilitat extremadament alta, poden formar una xarxa de "nano-molla" durant l'expansió de partícules de silici.
2.4 Limitacions
El principal problema dels masterbatchs de-tub de paret única és el cost elevat. El procés de síntesi és complex, amb requisits extremadament elevats de catalitzadors i condicions de reacció, i el preu és més de 10 vegades superior al dels tubs de paret múltiple-. Per tant, només és apte per al seu ús en escenaris on és "imprescindible".
Capítol 3: Masterbatch de nanotubs de carboni amb parets múltiples: el "cavall de treball" de la industrialització
Els lots mestres de nanotubs de carboni de paret múltiple-suposen més del 80% de la quota de mercat i són l'opció principal en el camp dels plàstics conductors.
3.1 Característiques estructurals
Els nanotubs de carboni de paret múltiple (MWCNT) són com un conjunt de ninots russos de nidificació, formats per diverses capes (generalment més de 5 capes) de grafè imbricades de forma concèntrica, amb les capes combinades per les forces de Van der Waals i un espai entre capes d'uns 0,34 nanòmetres. El diàmetre sol ser de 10-100 nanòmetres.
Hi ha defectes i dispersió entre les capes dels tubs de diverses-parets, i el rendiment d'un sol tub no és tan bo com el d'un sol-tub de paret, però l'estructura de diverses-capes els proporciona una millor resistència al desgast i a l'impacte.
3.2 Rendiment en Masterbatch
Conductivitat elèctrica:Tot i que la conductivitat elèctrica dels tubs de paret múltiple-no és tan bona com la dels tubs de paret simple-, és completament suficient per a la majoria d'aplicacions de plàstic conductor (resistivitat superficial 10³-10⁶ Ω). En els masterbatches, el contingut de nanotubs de carboni sol ser del 15% al 20%, i afegir un 2% al 4% al producte final aconsegueix l'efecte conductor.
Avantatge de cost:El cost dels tubs de paret múltiple-només és aproximadament 1/10 del dels tubs de paret simple-, que és la raó principal per la qual dominen el mercat.
Dispersibilitat:La superfície específica dels tubs de paret múltiple és relativament baixa (80-200 m²/g), cosa que fa que la dispersió sigui menys difícil que amb els tubs de paret única, i el procés està madur amb una bona estabilitat del lot.
3.3 Escenaris d'aplicació
Els lots mestres de nanotubs de carboni de paret múltiple- són adequats per a aplicacions industrials a gran-escala sensibles al cost-:
Plàstics conductors ordinaris:Caixes de transport anti-estàtiques, safates IC, embalatge de components electrònics.
Peces d'automòbil:Conduccions de combustible, components perifèrics del motor (han de ser 配合 amb plàstics d'enginyeria com PA).
Materials de blindatge electromagnètic:Carcassa d'equips de comunicació 5G, aparells electrònics.
Materials de sabates d'escuma EVA:Soles anti-estàtiques, entresoles, quantitat addicional 10%-15%, resistivitat superficial 10³-10⁵ Ω.
Capítol 4: Pocs-Masterbatch de nanotubs de carboni amb parets: l'"estrella en ascens" del mercat de gamma mitjana--alta-
4.1 Característiques estructurals
Es formen pocs-nanotubs de carboni amb paret (FWCNT) enrotllant concèntricament 2-5 capes de grafè. El nombre de capes està entre una-paret i una paret múltiple. El diàmetre sol ser de 2 a 8 nanòmetres.
Pocs-tubs amb paret són una "estrella en ascens" que ha cridat molt l'atenció en els darrers anys. Combinen l'alta conductivitat dels tubs de paret simple-amb la fàcil dispersibilitat dels tubs de paret múltiple-.
4.2 Rendiment en Masterbatch
El rendiment de pocs-tubs de paret oscil·la entre una-paret i una paret múltiple-:
Conductivitat elèctricaés a prop del nivell dels-tubs de paret simple.
Dispersibilitatés millor que la dels tubs de paret simple-(àrea de superfície específica relativament menor).
Costés més baix que els tubs de-paret simple, però més alt que els tubs de paret múltiple{-.
Aquesta "ruta mitjana" ofereix pocs-tubs amb paret avantatges únics en aplicacions de gamma-{-alta-que busquen un equilibri entre rendiment i cost.
4.3 Escenaris d'aplicació
Pocs-masterbatches de nanotubs de carboni amb paret s'utilitzen principalment als mercats emergents de gamma mitjana--alta-:
Bateries{0}}de càrrega ràpida-alta:Combina una alta conductivitat elèctrica i estabilitat mecànica, adequada per a sistemes d'electròlits.
Displays flexibles:La flexibilitat mecànica és millor que els tubs de paret múltiple-, amb una vida útil més llarga.
Materials compostos-resistents a altes temperatures:L'estructura es troba entre paret simple-i paret múltiple-, combinant una gran resistència i una fàcil dispersibilitat.
El catalitzador de pila de combustible suporta:Molts llocs actius catalítics poden substituir catalitzadors de metalls rars.
Capítol 5: una taula per veure clarament les diferències entre els tres tipus de masterbatches de nanotubs de carboni
| Dimensió de comparació | Masterbatch de-tub de paret senzill | Pocs-Walled Tube Masterbatch | Masterbatch de múltiples-tubs de paret |
|---|---|---|---|
| Estructura de tubs de carboni | Una sola capa de grafè enrotllat | 2-5 capes imbricades juntes | Multiple layers nested together (>5 capes) |
| Diàmetre del tub de carboni | 1-2 nm | 2-8 nm | 10-100 nm |
| Contingut de tubs de carboni en Masterbatch | 1%-6% | 10%-15% | 15%-20% |
| Import afegit al producte final | 0.05%-0.2% | 0.5%-2% | 2%-4% |
| Conductivitat elèctrica | El més alt | Alt | Mitjana |
| Cost relatiu | Màxim (línea de base) | Mitjà (aproximadament 1/3-1/2) | El més baix (aproximadament 1/10) |
| Dificultat de dispersió | Alt | Mitjana | Relativament Baixa |
| Quota de mercat | ~5% | ~10% | ~80% |
| Escenaris aplicables | Electrònica-de gamma alta, aeroespacial, ànode de silici | Bateries{0}}de càrrega ràpida, pantalles flexibles | Plàstics conductors, peces d'automòbils, escuma EVA |
Capítol 6: Com triar el tipus adequat de masterbatch de nanotubs de carboni?
Taula de referència ràpida de recomanacions de selecció
| El vostre tipus de producte | Tipus de tub de carboni recomanat | Transportista recomanat | Import típic de l'addició |
|---|---|---|---|
| Safata IC anti-estàtica | Tubs de paret múltiple- | PS/ABS/PC | 10-15% |
| Material de sabates d'escuma EVA | Tubs de paret múltiple- | EVA | 10-15% |
| Caixa de transport anti-estàtica | Tubs de paret múltiple- | PP/PE | 10-20% |
| Línia de combustible d'automoció | Tubs de paret múltiple- | PA12 | 15-20% |
| Component de dissipació de calor de l'estació base 5G | Tubs de paret múltiple + composite de grafè | PA6 | 20-40% |
| Pel·lícula anti-estàtica transparent | Tubs de-paret simple | PC/PETG | 0.5-2% |
| Component de càrrega ràpida-alta- | Pocs-tubs amb paret | PC/ABS | 5-10% |
| Material compost aeroespacial | Tubs de-paret simple | Resina epoxi/{0}}alt rendiment | 0.1-1% |
Capítol 7: Avantatges de Shandong Tanfeng
Com a fabricant de nanotubs de carboni, els nostres avantatges principals en el camp dels masterbatch conductors es reflecteixen en:
En primer lloc, la cobertura de tots els tipus de nanotubs de carboni.Hem dominat simultàniament la tecnologia de producció de nanotubs de carboni d'una-paret, poques-parets i múltiples-parets, i podem canviar de manera flexible els tipus de producte segons les necessitats del client. Des del rendiment màxim dels tubs de paret simple-a la rendibilitat ultra{-costa-de tubs de paret múltiple{-, oferim una matriu de productes completa.
En segon lloc, control precís del contingut de nanotubs de carboni.Els masterbatchs de tubs de paret única tenen un contingut de nanotubs de carboni de l'1%-6%, els masterbatchs de tubs de parets múltiples tenen un 15%-20% i els masterbatchs de tubs de poques parets tenen un 10%-15%. Els clients poden triar l'especificació adequada segons les seves necessitats d'aplicació, o poden personalitzar els ajustos.
En tercer lloc, la concordança del tipus de nanotub de carboni i el portador.Diferents portadors (PP, PA, PC, ABS, EVA, etc.) es coordinen amb diferents tipus de nanotubs de carboni per aconseguir l'efecte de dispersió òptim i la conductivitat elèctrica.
En quart lloc, servei de personalització.Tant si necessiteu el màxim rendiment de tubs de paret simple-, la rendibilitat ultra{-cost-de tubs de paret múltiple{-o l'elecció equilibrada de pocs-tubs de paret, podem oferir la solució de producte que millor s'adapti al vostre escenari d'aplicació.
En cinquè lloc, el suport tècnic de l'aplicació.No només venem masterbatches; També oferim suport tècnic per a tot el-procés, des de la selecció, el processament fins a les proves, ajudant els clients a completar ràpidament la introducció del material.
Capítol 8: Conclusió
El tipus de nanotub de carboni utilitzat en els masterbatch conductors de nanotubs de carboni determina el sostre de rendiment i el posicionament de costos del masterbatch:
Masterbatch de-tub de paret única:Rendiment màxim, quantitat d'addició extremadament baixa, adequat per a l'electrònica-de gamma alta, aeroespacial i altres escenaris on és "indispensable".
Pocs-masterbatch de tubs amb paret:El punt d'equilibri entre rendiment i cost, adequat per a aplicacions de gamma mitjana-{-alta{-com ara bateries de càrrega ràpida-i pantalles flexibles.
Masterbatch de tubs de paret múltiple{{0}:La major rendibilitat-costa, el procés més madur, que representa més del 80% de la quota de mercat i és el cavall de batalla dels plàstics conductors.
Principi bàsic per a la selecció:Trieu una-paret per obtenir el màxim rendiment, trieu diverses-parets per obtenir una rendibilitat-costa i mireu unes-parets per obtenir una elecció equilibrada.
Si teniu problemes amb la selecció de lots mestres conductors de nanotubs de carboni, poseu-vos en contacte amb nosaltres - com a fabricant professional, Shandong Tanfeng ofereix una sèrie completa de productes que inclouen una-paret, unes-parets i diverses-parets, i està preparat per treballar amb vosaltres per trobar la solució òptima per al vostre producte.