碳納米管作為一維納米材料,重量輕,六邊形結構連接完美,具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。
碳納米管,又名巴基管,是一種具有特殊結構(徑向尺寸為納米量級,軸向尺寸為微米量級,管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離,約0.34nm,直徑一般為2~20 nm。并且根據碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種。其中螺旋型的碳納米管具有手性,而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。
碳納米管作為一維納米材料,重量輕,六邊形結構連接完美,具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。
根據中研普華產業研究院的報告《2022-2027年中國碳納米管市場現狀分析及發展前景咨詢報告》統計分析顯示:
碳納米管的制備方法大體上分為兩個階段:包括碳納米管初生長和進一步純化;核心工藝為催化劑條件下的化學氣相沉積(CVD,Chemical Vapor Deposition)碳納米管粉體的主要生產工藝流程如下:
(1)催化劑制備:該步驟為碳納米管生產的核心步驟,催化劑生產的質量、性能將直接影響后續產出的碳納米管質量。Fe/Co和Ni等納米過渡金屬催化劑在CNT生長過程中具有較高的催化活性及緩和的生長條件,是常用的CNT催化劑材料;另一方面,除材料配方外,碳納米管的直徑很大程度依賴于納米催化劑顆粒的大小。因此包括催化劑的材料配方、粒徑大小、一致性控制等,均是碳納米管生產的核心工藝難點。
(2)CVD碳納米管生長:將催化劑放入碳納米管反應器,再將甲烷或丙烯(碳氫化合物)、氫氣(抑制徑向生長)、氮氣等按一定比例、氣流速度導入,在高溫條件下生長得到碳納米管粗粉。其中CVD碳納米管連續生產工藝以及相關設備均是核心技術難點,各廠家均建立了相對應設備專利體系。
(3)CNT純化工序(去除無定型碳以及金屬雜質):不同型號產品需要經過不同的純化工序,其中高溫氧化主要除去碳納米管粗粉中無定形碳雜質;酸洗提純、石墨化主要除去碳納米管粗粉中的催化劑金屬雜質。碳納米管粗粉經過純化工序后得到碳納米管純粉。
(4)粉碎:最后,將碳納米管純粉放入粉碎機進行粉碎,制備得到分散性較好的碳納米管粉體。
(5)碳納米管導電漿料生產:由于碳納米管粉分散性差、容易發生團聚,導致在應用過程中導電、導熱性等大幅不及預期,目前的主流工藝是在將CNT粉體與NMP、分散劑等進行混合,以漿料形式向下游客戶銷售。①按照一定比例將分散劑和溶劑(NMP或去離子水)進行攪拌,使得分散劑與溶劑充分融合,隨后加入一定比例的碳納米管粉體,充分攪拌均勻至碳納米管粉體在溶劑中預分散。②將預分散好的漿料投入砂磨機進行分散,制備得到分散均勻的碳納米管導電漿料。
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2022-2027年中國碳納米管市場現狀分析及發展前景咨詢報告
碳納米管,又名巴基管,是一種具有特殊結構(徑向尺寸為納米量級,軸向尺寸為微米量級,管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管...
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