Mitkä ovat hiilinanoputkien tyypit? Mitä eroja niillä on?

Mitkä ovat hiilinanoputkien tyypit? Mitä eroja niillä on?

Hiilinanoputket (CNT) luokitellaan seinien lukumäärän mukaan neljään pääluokkaan: yksi-seinämäinen, kaksiseinämäinen-, muutama-seinämäinen ja moni-seinämäinen. Yksi-seinämäiset putket rullataan yhdestä grafeenikerroksesta, jonka halkaisija on 1-2 nm. Niiden suorituskyky on huippuluokkaa, mutta hinta on korkea, ja niitä käytetään huippuluokan elektroniikassa ja pii{11}}anodeissa. Kaksiseinäiset putket koostuvat kahdesta kerroksesta, jotka on sijoitettu sisäkkäin, ja niissä yhdistyvät yksi-seinämäisten putkien korkea johtavuus ja moniseinäisten putkien mekaaninen vakaus. Ne ovat ihanteellinen valinta huippuluokan akuille. Muutamat-seinämäiset putket (2-5 kerrosta) tasapainottavat suorituskykyä ja hintaa, joten ne sopivat nopeaan-nopeaan-lataukseen. Moniseinäiset putket koostuvat useista kerroksista, jotka on sijoitettu sisäkkäin ja joiden halkaisija on 5-50 nm. Niiden kustannukset ovat alhaisimmat, niiden prosessi on kypsä, ja niiden osuus markkinaosuudesta on yli 80 % ja ne hallitsevat suuria{30}teollisia sovelluksia. Eri tyypeillä on omat painotuksensa sähkönjohtavuudessa, mekaanisissa ominaisuuksissa ja dispergoituvuudessa. Avain valinnassa on selvittää selkeästi sovelluksen skenaario - valitse yksiseinäinen-parhaan suorituskyvyn saavuttamiseksi, valitse moniseinäinen-kustannustehokkuuden vuoksi ja valitse kaksiseinäinen tai muutamaseinäinen tasapainoa varten.

Luku 1: Carbon Nanotubesin "Perheen sukutaulu"

Hiilinanoputket eivät ole yksi materiaali, vaan perhe.

Tämän perheen jäsenet näyttävät kaikki "onttoilta putkilta", mutta putken seinien lukumäärä vaihtelee, mikä määrittää heidän "persoonallisuutensa" ja "erikoisuutensa". Jos verrataan hiilinanoputkia juomapilleihin:

Yksiseinäiset{0}}hiilinanoputket:Kuin yksikerroksinen-ohutseinämäinen-olki, erittäin kevyt, mutta uskomattoman vahva ja äärimmäisen tehokas.

Kaksiseinäiset{0}}hiilinanoputket:Kuin kaksi pilliä sisäkkäin sisäkkäin sisä- ja ulkokerrosten koordinoituessa keskenään.

Muutama{0}}seinämäinen hiilinanoputki:Kuin 2-5 pilliä sisäkkäin, putoavat yksi-seinämäisten ja moniseinäisten väliin.

Moniseinäiset hiilinanoputket:Kuin nippu olkia tiiviisti sisäkkäin, paksu ja kestävä.

Näillä neljällä tyypillä, vaikka ne ovatkin samanlaisia, on valtavia eroja rakenteessa, suorituskyvyssä, kustannuksissa ja sovelluksessa. Tänään selvitellään tämän "nanoputkiperheen" sukupuuta ja selvitetään selkeästi, mitä eroja kunkin tyypin välillä on ja mihin kukin sopii.

Luku 2: Yksi taulukko, josta näet selkeästi neljän tyypin keskeiset erot

Luku 3: Yksi-seinämäiset hiilinanoputket: suorituskyvyn "katto"

3.1 Rakenteelliset ominaisuudet

Yksi-seinämäinen hiilinanoputki voidaan kuvitella grafeenipaperiarkina, joka on vain yhden atomin paksuinen ja joka on rullattu saumattomasti täydelliseksi sylinteriksi. Sen rakenne on erittäin puhdas, vain yksi pinta, ja sen halkaisija on tyypillisesti vain 1-2 nanometriä, 50 000 kertaa ohuempi kuin ihmisen hiukset.

Yksiseinämäisen -putken sähköiset ominaisuudet määräytyvät yksilöllisesti sen kiraalisuuden (rullan kulman ja halkaisijan) perusteella. Kiraalisuutta säätelemällä voidaan valmistaa joko metallisia tai puolijohtavia yksiseinäisiä-putkia -, mitä muut hiilinanoputket eivät pysty saavuttamaan.

3.2 Suorituskyvyn edut

Vahvin sähkönjohtavuus:Yksiseinäisten{0}}putkien sähkönjohtavuus voi olla 10⁶-10⁷ S/m, mikä on yli 10 kertaa moniseinäisten putkien sähkönjohtavuus.

Parhaat mekaaniset ominaisuudet:Vetolujuus 50-200 GPa, 100 kertaa teräksen tiheys, vain 1/6 teräksen tiheydestä.

Korkein lämmönjohtavuus:Teoreettinen lämmönjohtavuus noin 6000 W/(m·K), ylittää huomattavasti timantin.

Pienin lisäys:Litiumakuissa tarvitaan vain 0,01–0,05 % täydellisen johtavan verkon rakentamiseen.

3.3 Pääsovellukset

Yksiseinäisillä{0}}putkilla on äärimmäinen suorituskyky mutta korkea hinta, ja niitä käytetään pääasiassa korkealaatuisissa-alustoissa, joissa on tiukat suorituskykyvaatimukset:

Huippuluokan{0}}elektroniikkalaitteet:Transistorit, anturit, joustavat näytöt. Yksiseinäisten-putkien puolijohtavuus tekee niistä ihanteellisen materiaalin tuleville siruille.

Pii{0}}pohjaiset anodiakut:Erittäin suurella joustavuudellaan ne voivat muodostaa "nano-jousiverkon" piihiukkasten laajenemisen aikana, mikä lievittää tilavuuden laajenemisongelmaa.

Läpinäkyvät johtavat kalvot:Käytetään kosketusnäytöissä, puettavissa laitteissa.

Korkealaatuiset{0}}komposiittimateriaalit:Ilmailu-, sotilas- ja muut alat, joilla on äärimmäiset vaatimukset painonpudotukselle ja voimalle.

3.4 Rajoitukset

Yksiseinäisten{0}}putkien suurimmat ongelmat ovat korkeat kustannukset ja vaikea leviäminen. Synteesiprosessi on monimutkainen, ja siinä on erittäin korkeat vaatimukset katalyyteille ja reaktio-olosuhteille, minkä seurauksena hinta on yli 10 kertaa moniseinäisten putkien hinta. Lisäksi yksiseinäisillä putkilla on erittäin suuri ominaispinta-ala (800-1300 m²/g), ne ovat erittäin alttiita agglomeroitumiselle ja niiden leviämisvaikeudet ovat suurimmat.

Luku 4: Kaksiseinäiset hiilinanoputket: suorituskyvyn ja kustannusten "kultainen tasapainopiste"

4.1 Rakenteelliset ominaisuudet

Kaksiseinäiset hiilinanoputket koostuvat kahdesta koaksiaalisesta grafeenikerroksesta, jotka on sijoitettu sisäkkäin ja joiden kerrosten välinen etäisyys on noin 0,34 nanometriä. Ne voidaan ymmärtää ohuena yksiseinämäisenä-putkena, jonka ulkopuolella on hieman paksumpi putki. Tämä "kaksikerroksinen"{5}}rakenne antaa niille ainutlaatuisia suorituskykyetuja.

4.2 Suorituskykyominaisuudet

Kaksiseinämäiset-putket sijoittuvat suorituskyvyn suhteen yksi-- ja moniseinämäisten -seinämäisten väliin, mutta niillä on ainutlaatuinen etu: niissä yhdistyvät yksiseinäisten-putkien korkea johtavuus moniseinäisten putkien mekaaniseen stabiilisuuteen.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että läpinäkyvissä johtavissa pinnoitteissa olevien kaksiseinäisten hiilinanoputkien valosähköinen suorituskyky on parempi kuin yksi-- ja moniseinämäisten{2}}putkien valosähköinen suorituskyky. Niiden lämmönjohtavuus on noin 4000 W/(m·K) ja vetolujuus 30-100 GPa. Niiden suorituskyky on lähellä yksiseinäisten putkien suorituskykyä, mutta halvemmalla.

4.3 Pääsovellukset

Kaksiseinäiset{0}}putket ovat ihanteellinen valinta huipputehokkaille-tehoakuille ja solid-state{2}}akuille:

Nopea{0}}nopea-latausakku:Johtavuus on parempi kuin moniseinäisten putkien{0}}, mutta lisäysmäärä on pienempi.

Solid-state{0}}paristot:Kaksikerroksinen{0}}rakenne tarjoaa paremman rajapinnan vakauden.

Kenttä{0}}transistorit:Suorituskyky on lähellä yksiseinäisten{0}}putkien suorituskykyä, mutta valmistusvaikeudet ovat alhaisemmat.

Luku 5: Muutamia-seinämäisiä hiilinanoputkia: "Nouseva tähti" keski---korkealle-päätymarkkinoille

5.1 Rakenteelliset ominaisuudet

Muutama-seinämäinen hiilinanoputki muodostuu pyörittämällä samankeskisesti 2-5 kerrosta grafeenia. Tasojen lukumäärä on yksi-seinämäinen ja moni{7}}seinämäinen. Niiden halkaisija on tyypillisesti 2-8 nanometriä, paksumpi kuin yksiseinäiset putket, mutta ohuempi kuin moniseinäiset putket.

5.2 Suorituskykyominaisuudet

Harvat{0}}seinämäiset putket ovat "nouseva tähti", joka on herättänyt paljon huomiota viime vuosina. Niissä yhdistyvät yksiseinäisten-putkien korkea johtavuus ja moniseinäisten putkien helppo hajotettavuus:

Erinomainen johtavuus:Sähkönjohtavuus 10⁵-10⁶ S/m, lähellä yksiseinäisten putkien tasoa.

Parempi hajoavuus:Helpompi levittää tasaisesti kuin yksiseinäiset{0}}putket.

Kohtuulliset kustannukset:Hinta on yksi--- ja moniseinämäisten-putkien välillä, ja kustannustehokkuus on erinomainen.

5.3 Pääsovellukset

Muutamia{0}}seinämäisiä putkia käytetään pääasiassa kehittyvillä markkinoilla--korkeaan ja korkealuokkaiseen

Nopea{0}}nopea-latausakku:Erinomainen suorituskyky 2C-3C-pikalatauksessa.

Joustavat elektroniset laitteet:Yhdistä johtavuus ja joustavuus.

Läpinäkyvät johtavat kalvot:Suorituskyky on lähellä yksiseinäisiä{0}}putkia halvemmalla.

Luku 6: Moniseinäiset hiilinanoputket: teollistumisen "työhevonen"

6.1 Rakenteelliset ominaisuudet

Moniseinäiset hiilinanoputket ovat kuin joukko venäläisiä sisäkkäisiä nukkeja, jotka koostuvat useista samankeskisistä sylinterimäisistä grafeenikerroksista, jotka on sisäkkäin sijoitettu ja kerrosten lukumäärä vaihtelee 2:sta yli 50:een. Kerrosten välisten heikkojen van der Waalsin voimien vuoksi voi tapahtua liukumista kerrosten välillä, kun voimaa käytetään.

6.2 Suorituskykyominaisuudet

Moniseinäiset putket ovat kypsin ja taloudellisin hiilinanoputkityyppi:

Merkittävä kustannusetu:Hinta on vain noin 1/10 yksiseinäisten-putkien hinnasta.

Aikuinen prosessi:Laajamittainen tuotanto- on mahdollista CVD-menetelmällä, jolla on hyvä erän stabiilisuus.

Parempi hajoavuus:Suhteellisen pieni ominaispinta-ala (200-400 m²/g), vähäinen leviämisvaikeus.

Markkina-asema:Niiden osuus markkinaosuudesta on yli 80 prosenttia.

6.3 Pääsovellukset

Moniseinäiset putket hallitsevat-laajuisia teollisuussovelluksia:

Litiumakkujen johtavat lisäaineet:Yleisin valinta litiumrautafosfaatille ja kolmikomponenttisille materiaaleille.

Vahvistettu muovi/kumi:Paranna mekaanisia ominaisuuksia ja antistaattisia ominaisuuksia.

Sähkömagneettiset suojamateriaalit:5G-viestintälaitteet, elektroniikkalaitteiden kotelot.

Antistaattiset pinnoitteet:Autojen muoviosat, elektroniset pakkaukset.

Luku 7: Valintaopas - Kuinka valita eri skenaarioihin?

Valinnan perusperiaate:Valitse yksi-seinämäinen äärimmäinen suorituskyky, valitse moniseinäinen-seinämäinen kustannus-tehokkuuden vuoksi ja katso kaksinkertainen-seinämäinen/muutama{4}}seinä, jos haluat tasapainoisen valinnan. Tärkeintä on selvittää selvästi, kuinka korkeat sovellusskenaarion suorituskykyvaatimukset ovat ja kuinka herkkä se on kustannuksille.

Luku 8: Shandong Tanfengin edut

Hiilinanoputkien valmistajana olemme syvästi viljeleneet hiilinanoputkialaa useiden vuosien ajan ja meillä on seuraavat keskeiset edut:

Ensinnäkin täydellinen{0}}tyyppinen tuotematriisi.Hallitsemme samanaikaisesti laajan-mittakaavan tuotantotekniikan yksi--, kaksiseinä-, kaksiseinä-, muutama{3}}- ja moni-seinämäisille hiilinanoputkille ja pystymme tarjoamaan täydellisen tuotevalikoiman matalasta-huippuluokan-tuoteperheeseen asiakkaiden tarpeiden mukaan.

Toiseksi patentoitu katalyytti- ja dispergointitekniikka.Itsekehittämämme-rauta-, koboltti- ja nikkeli{1}}pohjaiset katalyyttijärjestelmämme voivat ohjata tarkasti hiilinanoputkien putken halkaisijaa, kerrosten lukumäärää ja muotosuhdetta. Dispergointiaineiden itse-synteesikykymme varmistaa tahnatuotteiden vakauden ja eräkonsistenssin.

Kolmanneksi räätälöintimahdollisuus.Eri sovelluksissa on erilaiset vaatimukset hiilinanoputkien putken halkaisijalle, pituudelle ja puhtaudelle. Voimme räätälöidä hiilinanoputkituotteita tietyillä parametreilla asiakkaan erityisten prosessivaatimusten mukaan.

Neljänneksi koko{0}}ketjun laadunvalvonta.Katalyytin valmistuksesta, CVD-synteesistä ja puhdistuksesta tahnadispersioon, koko prosessia valvotaan tiukasti. Tuotteet testataan kattavasti SEM-, TEM-, Raman-spektroskopialla, ICP:llä ja muilla laitteilla sen varmistamiseksi, että tärkeimmät indikaattorit, kuten putken halkaisijajakauma, vikojen tiheys ja metalliepäpuhtaudet jokaisessa erässä, ovat vakaat ja hallittavissa.

Viidenneksi, jatkuva teknologian iteraatio.Seuraamme tiiviisti alan rajoja. Tuotematriisiamme päivitetään jatkuvasti moni-seinämäisistä putkista muutamaan-seinämäisiin putkiin yksiseinäisiin-putkiin. Suuri-kuvasuhde-yksiseinämäiset-hiilinanoputket ovat saavuttaneet tonnin-mittakaavan massatuotannon, ja niiden suorituskyky on verrattavissa kansainvälisesti edistyneeseen tasoon.

Tällä hetkellä hiilinanoputkituotteitamme käytetään laajalti uusissa energia-ajoneuvojen litiumakuissa, kehittyneissä polymeerimateriaaleissa, elastomeereissä, ilmailussa, rautatieliikenteessä, tuulivoiman tuotannossa ja muilla aloilla. Riippumatta siitä, minkä tyyppistä hiilinanoputkea tarvitset, voimme tarjota tuoteratkaisun, joka sopii parhaiten sovellukseesi.

Luku 9: Johtopäätös

Neljällä hiilinanoputkella - yksiseinämäinen-, kaksiseinämäinen-, muutama-seinämäinen ja moniseinämäinen -seinämäinen - on kullakin omat vahvuutensa ja heikkoutensa. Ei ole olemassa ehdotonta "parasta", on vain "sopivin".

Yksiseinäiset{0}}putketovat suorituskyvyn katto, joita käytetään skenaarioissa, joissa ne ovat "välttämättömiä", kuten pii{0}}anodit ja huippuluokan{1}elektroniikka.

Kaksiseinäiset{0}}putketovat kultainen tasapainopiste, ihanteellinen valinta huipputehokkaille{0}}akuille.

Muutama{0}}seinämäinen putkiovat nouseva tähti keski--korkealaatuisille-sovelluksille, kustannus-tehokas valinta nopeaan-akkujen lataamiseen.

Moniseinäiset putketovat teollisuuden työhevonen, jotka vastaavat 80 % markkinoiden kysynnästä.

Avain valinnassa on selvittää selvästi, kuinka korkeat sovelluksesi skenaarion suorituskykyvaatimukset ovat ja kuinka herkkä se on kustannuksille. Jos sinulla on vaikeuksia hiilinanoputkien valinnan kanssa, ota meihin yhteyttä - ammattimaisena valmistajana, Shandong Tanfeng on valmis työskentelemään kanssasi optimaalisen ratkaisun löytämiseksi tuotteellesi.