U mnogim naprednim industrijskim i specijalnim formulacijama materijala, inženjeri se često suočavaju s kritičnim pitanjem: mogu li ugljične nanocijevi izdržati ekstremna radna okruženja? Na primjer, premazi otporni na-temperaturu oko svemirskih motora, anti-korozijske obloge za hemijski jake kiselinske i alkalne reaktore ili materijali{2}}otporni na plamen za visoko-kablove. Koliko su ugljične nanocijevi stabilne pod visokim temperaturama / jakim kiselim / jakim alkalnim sredinama? Ako ove fizičko-hemijske granice nisu jasno shvaćene, dodavanje ne samo da neće postići očekivane performanse, već može dovesti i do ozbiljnih inženjerskih nesreća. Danas ćemo koristiti stvarne testne podatke da otkrijemo prave performanse ugljeničnih nanocevi u ekstremnim uslovima.
{0}}Stabilnost ugljičnih nanocijevi na visokoj temperaturi: oksidacija je jedina Ahilova peta
U okruženju inertnog gasa ili vakuuma, ugljenične nanocevi mogu da izdrže temperature koje se približavaju 3000 stepeni. Međutim, u vazduhu-koji sadrži kiseonik, oksidativna razgradnja počinje iznad 400 stepeni.
Ugljične nanocijevi se sastoje od čistih sp² ugljičnih-ugljičnih veza, što im daje izuzetno visoku termičku stabilnost. Međutim, u praktičnim primjenama, velika većina okruženja sadrži kisik. Ključni faktor koji određuje otpornost na oksidaciju ugljeničnih nanocevi u vazduhu je "gustina defekta" i "stepen grafitizacije" zidova cevi. Amorfne nečistoće ugljika i atomi ugljika na strukturnim defektima imaju veću energiju i poželjna su mjesta napada kisika na visokim temperaturama.
| Tip ugljične nanocijevi | Stepen grafitizacije | Početna temperatura oksidacije u zraku (Ti) | Stopa rezidua na 800 stepeni u vazduhu | Temperatura tolerancije u inertnom gasu |
|---|---|---|---|---|
| Sirove cijevi s više stijenki (niske čistoće) | Nisko | ~350 stepeni | >5% (visok sadržaj pepela) | 2000 stepeni |
| Visoke{0}}čistoće više-cijevnih cijevi (99%+) | Relativno visoko | ~450 stepeni | <0.5% | 2500 stepeni |
| Ugljične nanocijevi sa jednim zidom | Vrlo visoko | ~500 stepeni | <0.1% | >2800 stepeni |
(Napomena: Gore navedeni podaci su zasnovani na standardu termogravimetrijske analize ASTM E1131, sa brzinom zagrijavanja od 10 stepeni/min u atmosferi zraka.)
Podaci pokazuju da ako vaša aplikacija uključuje okruženja sa visoko-temperaturom kisika-(kao što su visoko-termički provodljive silikonske masti ili plastika koja usporava plamen), visoke-ugljične nanocijevi koje su prošle na visoko{{5}tretmanu moraju biti odabrane za žarenje. U suprotnom, materijal će početi da se "ispari" na temperaturama iznad 300 stepeni.
Snažna kiselinska stabilnost ugljičnih nanocijevi: jasan-efekat mača sa dvije oštrice
Ugljične nanocijevi su izuzetno stabilne u konvencionalnim slabim kiselinama. Međutim, u uvjetima jake kiseline, kao što su miješane kiseline uz zagrijavanje, poklopci cijevi i defekti zidova će biti oksidativno izrezani, uzrokujući nepovratna oštećenja strukture.
U modifikaciji materijala, često koristimo mješoviti rastvor koncentrovane sumporne kiseline i koncentrisane azotne kiseline (3:1 po zapremini) da "ispramo kiselinom-" ugljenične nanocevi za kalemljenje karboksilnih grupa. Ali ovo je u suštini destruktivan proces. Prema ISO/TS 11308 vodiču za karakterizaciju, produženi tretman jakom kiselinom značajno smanjuje omjer ugljičnih nanocijevi, "rezajući" ih u kratke cijevi, što rezultira značajnim padom performansi provodljive mreže.
| Immersion Environment | Uslovi liječenja | Promjena prosječne dužine | Površinska funkcionalna grupa Promjena | Promjena praga provodljive perkolacije |
|---|---|---|---|---|
| 10% razrijeđena hlorovodonična kiselina (sobna temperatura) | 24 sata | Gotovo nepromijenjen | Nema značajnih promjena | Unchanged |
| Koncentrirana sumporna kiselina (sobna temperatura) | 48 sati | Nešto skraćeno | Vrlo tragovi hidroksilnih grupa | Blago povećan |
| Mešana kiselina (H₂SO₄:HNO₃) na 80 stepeni | 2 sata | Skraćeno za preko 70% | Velika količina karboksilnih/karbonilnih grupa | Significantly increased (>3 puta) |
Stoga, ako vaš proizvod mora proći jake kiselinske procese tokom proizvodnje (kao što je tretman kiselom kupkom za određena specijalna vlakna), direktno dodavanje ugljičnih nanocijevi nije izvodljivo. Moraju se uzeti u obzir -otporni slojevi premaza ili prilagođavanja sekvence procesa.
Jaka alkalna stabilnost ugljeničnih nanocevi: Iznenađujuće odlične performanse
Ugljične nanocijevi pokazuju izuzetno jaku otpornost na jaka alkalna okruženja. Čak i nakon dugotrajnog-uranjanja u visoko-koncentrirane alkalije (kao što je 40% NaOH), njihova strukturna morfologija i električna provodljivost gotovo da se ne raspadaju.
Za razliku od jakih kiselina, sp² ugljična mreža ugljičnih nanocijevi je prirodno hemijski inertna prema alkalnim rastvorima. U hemijskim antikorozivnim premazima i jakim alkalnim elektrolitima baterija (kao što su cink-vazdušne baterije i neke vodene baterije), ugljenične nanocevi su idealna provodljiva punila.
| Test Conditions | Vrijeme uranjanja | Ramanova spektroskopija ID/IG omjer (karakterizacija defekata) | Mass Loss Rate | Promjena provodljivosti |
|---|---|---|---|---|
| 40% NaOH (sobna temperatura) | 720 sati | Nema značajnih promjena | <0.1% | Nema propadanja |
| 40% NaOH (80 stepeni) | 120 sati | Nema značajnih promjena | <0.2% | Nema propadanja |
| 40% KOH (sobna temperatura) | 720 sati | Nema značajnih promjena | <0.1% | Nema propadanja |
To znači da na polju jakih alkalnih anti-premaza od korozije možete sa sigurnošću koristiti karbonske nanocijevi za poboljšanje anti-statičke i toplotne provodljivosti 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, poboljšanjem stepena grafitizacije i smanjenjem gustine defekata na zidovima cijevi, značajno povećava otpornost na oksidaciju i otpornost na koroziju ugljeničnih nanocijevi, što ga čini poželjnim proizvođačem izvora za ekstremne radne uvjete.
Za postizanje vrhunskih performansi karbonskih nanocijevi u okolini visoke-temperature ili korozivnog okruženja, kvalitet samog materijala je odlučujući faktor. Shandong Tanfeng Novi materijal, zahvaljujući svom dubokom procesu akumulacije, pokazuje značajne prednosti:
Proces žarenja na visokim temperaturama, poboljšanje otpornosti na oksidaciju:Tanfeng New Material uvodi zaštićeni visoko-stepen grafitizacije na visokoj temperaturi nakon rasta CVD-a, popravljajući defekte rešetke na zidovima cijevi i podižući početnu temperaturu oksidacije ugljičnih nanocijevi u zraku na iznad 480 stepeni, u potpunosti ispunjavajući zahtjeve materijala visoke-krajnje visoke temperature{{3} toplotne provodljivosti.
Ultimativno uklanjanje nečistoća, smanjenje tačaka osjetljivosti na kiseline/alkalije:Ciljajući amorfni ugljik i ostatke metalnog katalizatora koji su najosjetljiviji na napade u jakim kiselim/alkalnim sredinama, Shandong Tanfeng koristi višestruke procese prečišćavanja za stabilnu kontrolu sadržaja pepela unutar 0,5%. Bez nečistoća koje "koče", otpornost na koroziju samih ugljičnih nanocijevi je potpuno oslobođena.
Prilagođene formulacije{0}}otporne na vremenske uvjete:Za ekstremne radne uslove, Shandong Tanfeng ne samo da pruža prah visoke-stabilnosti, već nudi i masterbatch ugljeničnih nanocijevi sa posebnim tretmanom površinske pasivacije, sprečavajući lokalne reakcije tokom jake kiselinske/alkalne obrade, pružajući pouzdano osiguranje materijala za vrhunska-polja kao što su svemirska i hemijska anti-korozija.
Stabilnost ugljičnih nanocijevi u ekstremnim okruženjima pokazuje jasan obrazac: "odlična otpornost na visoke-temperature (bez kisika-bez kisika) / odlična jaka otpornost na alkalije, ali osjetljiva na okruženje koje sadrži visoku -temperaturu kisika- i zagrijavanje jakog miješanja kiselina." Prilikom odabira materijala, bitno je uskladiti ih prema stvarnoj temperaturi obrade i hemijskom okruženju. Ako tražite visoko-kvalitetne ugljične nanocijevi koje održavaju strukturnu stabilnost u zahtjevnim radnim uvjetima, Shandong Tanfeng New Material je, na osnovu svojih proizvodnih prednosti visoke kristalnosti i niskog broja defekata, nesumnjivo izvorni partner kojem možete vjerovati.