工业石墨烯产品的未来

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2021-12-02 11:35成都智凯自动化科技有限公司官方帐号
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石墨烯是一种世界知名的二维材料,因其蜂窝结构而备受推崇,其中碳原子与 sp 杂化轨道结合。

从石墨开始,使用改进的 Hummers 方法氧化该材料以生产氧化石墨烯,从而促进分离成只有几个原子甚至单个原子厚的薄片。化学结构包括环氧基、羧基和羟基。

纯化后, SE2430W-N 的新研发第一个商业产品,这是一种浓缩的氧化石墨烯糊状物。在进一步的生产步骤中,使用化学物质和热量相结合的处理过程来部分去除氧基团,以产生特定的还原氧化石墨烯:SE1430。

图 2. 流程路线图

这可以用作或作为额外独特热处理的前体出售,以生产具有特定设计的各种石墨烯类型:包括 SE1233 和 SE1132,两者的表面积和结构、剥离程度和尺寸都不同(如图 1 和图 1 所示) 2)。

这种以商品名 SE2430W-N 出售的糊状物是一种多方面的产品,可以简单地分散到单层或多层氧化石墨烯中,而无需额外的添加剂。

当浓度等于或低于 1% pH 值时,可以轻松调整悬浮液。 SE2340W-N 可用于生产极其灵活的氧化纸,可进一步加工用于散热等各种应用。

用量低于 1% 且以干重计,该糊状物甚至可以作为水性涂料配方中的增强剂,以改善各种特性,例如耐磨性。在某些混凝土配方中,少量的 SE2430W-N 足以显着提高混凝土的机械性能。

表 1. SE2430W-N 的主要特性。

由于大量的氧基团,氧化石墨烯的热稳定性大多非常有限。 然而,商品名为 SE1430 的还原氧化石墨烯市场并非如此。 造成这种情况的主要原因是化学结构中氧基团的数量减少。

为了最好地利用还原氧化石墨烯的特性,分离聚集在粉末中的初级颗粒至关重要。

客户受益于 The Sixth Element 的技术知识,根据 SE1430 在溶剂、水基或树脂悬浮液中的使用情况,为客户提供适当的支持。

与 SE2340W-N 类似,低于 1% 的少量就足以改善各种聚合物的机械性能,例如热塑性塑料、热固性塑料、橡胶和热塑性弹性体。

SE1430 还通过将机械性能提高到接近纯树脂水平,证明了其在含有导电炭黑的聚合物配方中的价值。

在产品开发过程中,The Sixth Element 早期设计了一种独特的石墨烯类型,用于腐蚀保护应用,作为锌粉基涂料系统中的颜料。目的是通过利用石墨烯的导电性和阻隔性能来显着限制锌含量。.

132还可以显着提高基材上涂层的附着力和耐磨性。 SE1132 具有适当的导电性,可在防腐蚀底漆系统中发挥良好作用。

但是,如果对导电性的要求要高得多,那么 SE1132 就不是首选产品:为此,已经开发了 SE1233。

当分散到初级颗粒时,SE1233 表现出优异的渗透值。添加材料的电阻率决定了为优化导电性而添加的 SE1233 的数量。

典型的添加量介于 1 重量%至 3 重量%之间,这需要 SE1233 良好分散到初级颗粒中。 Sixth Element 还为 SE1233 的各种应用提供了适当的技术说明,包括电池、涂料、印刷油墨和导电聚合物。

将 SE1233 与其他碳基导电材料结合使用可显着降低达到规定导电率水平所需的总量。这对聚合物基质的机械性能产生积极影响。

除了其电性能外,SE1233 还具有极高的导热性,可同时用于制备高导热性复合材料或涂层。

在一个特定的应用中,新意图(浙江)新材料科技有限公司在壁热涂层系统的制造过程中使用了 SE1233。 为了达到所需的温度,由于高导电性,只需要低电压和低电流。

与需要高电压和高电流的传统壁式加热系统相比,这是一个相当大的优势。 如果系统安装得当,可以实现无电缆温度控制。

石墨烯表现出稳定的二维网络,其中活性材料比石墨材料更有效地嵌入其中。 这种效率得益于 SE1233 出色的导电性和导热性。 电池寿命、容量、充放电循环次数和能量密度都得到了显着提高。

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