纳米复合材料发展概况2008年(连载二)
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纳米复合材料发展概况2008年(连载二)  2012/3/1
2碳纳米管碳纳米管被认为是纳米技术的最好实例之一。碳纳米管添加到塑料里不仅可以提高塑料的抗压力,则还可以提高材料的电导率和热导率,但是由于纳米管价格昂贵(最近报价大约为$100/g),而限制了它在商业上的应用发展。1990年代开始,美国出产的每辆汽车上基本都使用了碳纳米管,最典型的例子就是在制造燃料系统的材料尼龙里将他添加,来提高材料的抗静电性能。通过添加纳米管提高材料的抗静电性能也被用在计算机的读/写保护头的

   2 碳纳米管

    碳纳米管被认为是纳米技术的最好实例之一。碳纳米管添加到塑料里不仅可以提高塑料的抗压力,则还可以提高材料的电导率和热导率,但是由于纳米管价格昂贵(最近报价大约为$100/g),而限制了它在商业上的应用发展。1990年代开始,美国出产的每辆汽车上基本都使用了碳纳米管,最典型的例子就是在制造燃料系统的材料尼龙里将他添加,来提高材料的抗静电性能。通过添加纳米管提高材料的抗静电性能也被用在计算机的读/写保护头的制备上。

    碳纳米管有单壁和多壁两种结构,前者的外径一般为1到2nm,而后者则在8到12nm之间,它的典型长度一般为10微米,最长可达100微米,长径比至少可达1000:1。碳纳米管的拉伸强度是普通不锈钢管的50倍,热导系数为铜的5倍。当把它加入到聚合物材料的母体中,只要一点点,就可以得到比传统填料如碳黑或金属粉末更好的材料电导率和热导率。

    美国国内碳纳米管的生产商有Hyperion Catalysis公司(产品是多壁碳纳米管)和Zyvex公司(产品有单壁和多壁碳纳米管)。这两家厂商提供的母料中都含有15%-20%的碳纳米管。

    这种微小的管子可以用来生产非常强的,和增强混凝土一样构造的塑料——可以开发这一优势应用于运动器材,由来自拜耳材料科技的Bay-tubes(碳纳米管,CNT)做成的冰球棍能承受超过一百万次以上的“打击”;可以生产出更轻、更长,因而效率更高的风轮机叶片;可使滑雪杖重量比传统的轻6%,但硬度却比传统的高出30%。

    据报道Pyrograf Ⅲ纳米光纤在提高材料的热导率、电导率,改善材料的热力学性能和阻燃性能方面可以与碳纳米管相媲美。更重要的是,纳米光纤要比纳米管便宜大约100-150美元/磅。以上这些是在尼龙、PP和聚亚甲胺树脂等材料中添加后进行实验评估得出的结论。

    在上个世纪90年代初,就有将尼龙12与碳纳米管的复合物做成内部防护层的实例,应用在汽车燃油管组件快速连接器和过滤器中。

    含氟聚合物/纳米管复合材料可以用来制造车用燃油连接器的O形圈。

    在电子工业上,聚碳酸酯和聚醚酰亚胺(GE的Ultem)材质的计算机硬件,经由纳米管增强,可以有更好的传导性,表面更加光滑。

    欧洲一家非常大的汽车制造公司添加碳纳米管到GE塑料公司出品的Noryl GTX尼龙/PPO合金中,铸模成型外部挡泥板。这种导电纳米复合物材料可以用静电法上漆。

    位于兰辛市东部的密歇根大学(MSU)复合物材料与结构中心新近开发出了一种表面处理过的石墨纳米板。石墨的模量是粘土的好几倍,并且具有更佳的电学和热学方面的性能,它与一个环氧树脂基接合以后,与一般碳光纤和纳米碳黑相比,会有更佳的力学性能以及更高的电导率。预测这种塑料纳米石墨复合物将卖到$5/磅,比纳米管材料要便宜得多。

    碳纳米管能改变的远不只是传导率。美国国家标准与技术研究院(NIST)研究发现,碳纳米管添加到PP里面,不只改善材料的强度及性能,而且可以改变熔融聚合物的流动状况,切实消除模口膨胀。

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