Recherche sur le processus de Dispersion des Nanotubes de carbone

Des nanotubes de carbone ont été dispersés à l’aide d’un moulin à sable. L’impact du temps de fraisage et de la quantité de dispersant sur la dispersion des nanotubes de carbone à parois multiples a été exploré. Les expériences ont montré que le broyeur à sable avait un effet de cisaillement significatif sur les nanotubes de carbone, réduisant leur rapport d’aspect. Avec des temps de fraisage plus longs, la longueur des nanotubes de carbone a diminué, atteignant 1 μm après 4 heures. Les dispersants aqueux ont considérablement réduit le système et#39; S et a amélioré la dispersion des nanotubes de carbone. L’effet de dispersion optimal a été obtenu lorsque le rapport massique des nanotubes de carbone aux dispersants était de 5:4.

Introductionles nanotubes de carbone présentent peu de défauts de surface et manquent de groupes fonctionnels actifs, ce qui les rend insolubles dans l’eau et divers solvants. En outre, les nanotubes de carbone présentent de fortes forces van der Waals entre eux et ont un rapport d’aspect élevé, ce qui les rend sujets à l’agrégation ou à l’enmêlement. Pour exploiter pleinement les excellentes propriétés des nanotubes de carbone et les appliquer largement, parvenir à une dispersion uniforme et stable des nanotubes de carbone est un défi crucial. En raison de leur excellente structure et de leurs propriétés, les nanotubes de carbone sont devenus un sujet chaud dans le domaine des nanomatériaux pour améliorer les performances des matériaux composites. La dispersibilité des nanotubes de carbone dans la matrice influence considérablement leur fonctionnalité. Le procédé de broyage au sable est connu pour sa force de cisaillement élevée et son efficacité, ce qui en fait une technique de dispersion efficace pour les nanomatériaux.

Des nanotubes de carbone d’une pureté supérieure à 97%, des impuretés inférieures à 3%, un diamètre de 40 à 60 nm et une longueur inférieure à 5 μm ont été obtenus à partir de Shenzhen Jinko Special Materials Co., Ltd. Le dispersant utilisé était BYK-190 du groupe ALTANA ' S BYK Chemie.

1.2 broyage à billes un moulin à sable mini-facile avec des spécifications a été utilisé, obtenu de Beijing Ruichi Tuowei Technology Co., Ltd. On a utilisé des billes de zircone d’un diamètre de 2 mm et d’une densité de 6 g/cm3, fournies par Nikkato Co., Ltd. Le Japon. La chambre de broyage avait un volume de 400 mL, dont plus de la moitié était occupée par des billes de zircone. Des nanotubes de carbone et 10 g de BYK ont été ajoutés à l’eau dans le broyeur à sable, et le broyage à billes a été effectué à 2000 tr/min pour différents intervalles de temps.

1.3 méthode d’essailes caractéristiques morphologiques des nanotubes de carbone ont été observées à l’aide d’un microscope électronique à balayage Hitachi Hitchis-3400. Un échantillon de dispersion en nanotube de carbone A été prélevé à l’aide d’une brosse, appliqué une fois sur du papier non conducteur et absorbant l’eau, puis laissé sécher. Les valeurs de résistance ponctuelle pour une longueur définie ont été mesurées cinq fois et la résistance moyenne par unité de longueur a été calculée.

Résultats et analyses2.1 Impact du temps de fraisage sur l’effet de Dispersion l’effet du temps de fraisage à billes sur les nanotubes de carbone est illustré dans les images au microscope électronique. Après 30 minutes de fraisage dans le broyeur à sable, les nanotubes de carbone apparaissent toujours sous forme de longues tiges, d’une longueur supérieure à 5 μm. Après 1 heure de fraisage, la longueur est réduite à une plage comprise entre 1 μm et 5 μm. Après 2 heures de fraisage, les longueurs des nanotubes de carbone étaient toutes inférieures à 3 μm. Après 3 heures de fraisage, toutes les longueurs de nanotubes de carbone étaient inférieures à 1 μm. Après 4 heures et 5 heures de fraisage, les nanotubes de carbone ont été cassés et agrégés, comme on l’a observé dans les images de microscopie électronique. En résumé, à mesure que le temps de broyage dans le moulin à sable augmentait, la longueur des nanotubes de carbone devenait progressivement plus courte, avec un effet de dispersion significatif après 4 heures, avec toutes les longueurs de nanotubes de carbone inférieures à 1 μm.

2.2 Influence de la quantité de Dispersant sur la performance des nanotubes de carbone.les images de microscopie électronique ont révélé que plus le temps de fraisage des billes augmentait, plus l’effet de dispersion des nanotubes de carbone s’améliorait et plus les valeurs de résistance de l’échantillon correspondantes diminuaient. Lorsque 12,5 g de BYK ont été ajoutés, la conductivité électrique des nanotubes de carbone a diminué, ce qui indique qu’une quantité excessive de BYK a entraîné une détérioration des performances des nanotubes de carbone. En revanche, les deux autres groupes ont montré une tendance constante à l’augmentation de la conductivité électrique du début du fraisage à la fin, confirmant l’effet de dispersion significativement amélioré des nanotubes de carbone après 4 heures de fraisage à billes.

Conclusion(1) le procédé de dispersion du broyeur à sable a eu un effet de cisaillement significatif sur les nanotubes de carbone, réduisant leur rapport d’aspect.(2) l’effet de dispersion des nanotubes de carbone était étroitement lié au temps de broyage à billes dans le broyeur à sable, et des temps de broyage plus longs ont entraîné une dispersion significativement améliorée.(3) le dispersant aqueux BYK-190 a considérablement réduit le système et#39; S et a amélioré la dispersion des nanotubes de carbone. L’effet de dispersion optimal a été obtenu avec un rapport massique des nanotubes de carbone au dispersant de 5:4, sans affecter les performances des nanotubes de carbone.