中國粉體網(wǎng)訊 碳納米管，又名巴基管，是一種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。
近年來，以碳納米管為代表的納米碳素材料、一維粘土、多面體低聚倍半硅氧烷、山梨酸鹽和各種無機非硅酸鹽層狀物等納米粒子相繼被被應用于橡膠基納米復合材料，構成了新型橡膠基納米復合體系，可以賦予傳統(tǒng)橡膠基納米復合材料所不具備的獨特電學、熱學、各向異性等性能，豐富發(fā)展了橡膠基納米復合材料的種類。
碳納米管在橡膠中的應用
碳納米管中碳原子主要以sp2雜化為主，在其空間拓撲結構中又有著同時具有sp2和sp3混合雜化的化學鍵，而這些 ｐ 軌道彼此交疊在碳納米管表面時，形成高度離域化的大 π 鍵，是其與一些具有共軛功能的大分子復合的化學基礎。碳納米管的獨特結構使其具有許多優(yōu)良的性能，如比表面積大、強度高、韌性好、密度小、導熱性和導電性優(yōu)良等。
補強材料、防震材料
力學性能
1.硬度極高、柔韌性好
2.抗拉強度是鋼的100倍
3.熔點高達3652~3697℃
熱學性能
1.長度方向?qū)嵝院?/p>
2.垂直方向?qū)嵝圆?/p>
3.具有較強的熱導率
碳-碳共價健密度較高的碳納米管 ,其理論強度是鋼的 100 倍, 而密度是鋼的 1/6.通常多層碳納米管結構中缺陷很多, 較難達到理論強度, 但單層的缺陷很少 ,可接近理論強度。
由于碳納米管是中空的 ,圓周方向由幾個到幾 10 個石墨型六邊形碳 -碳共價鍵網(wǎng)絡形成的籠形結構,軸向則由很多的石墨型六邊網(wǎng)絡組成 .這種結構使它具有驚人的韌性和彈性形變能力。
利用碳納米管優(yōu)異的力學性能可為橡膠基體提供極好的補強性, 并提高其抗疲勞性能。碳納米管在橡膠基體中形成的填充網(wǎng)絡可將其中積聚的熱量迅速散失, 降低橡膠制品的熱疲勞損失 ,延長使用壽命碳納米管大的長徑比有利于提高橡膠的耐撕裂性和耐磨性。
導電材料、靜電屏蔽材料
電學性能
1.管徑大于6nm，導電性下降
2.管徑小于6nm，良好導電性
3.管徑約0.7nm，預估有超導性
碳納米管因具有大的長徑比 ,加入到聚合物基體中可以在較低填充量時即可達到逾滲值, 不會因填充量過高而導致材料彈性降低。用單壁碳納米管填充氟橡膠與用炭黑填充氟橡膠相比,填充量小 ,硬度低, 在混合汽油中的滲透性低, 壓縮永久變形小,導電性好, 適合制備汽車油箱用 O型密封圈。此外碳納米管的優(yōu)良導電性能和半導體性質(zhì) ,使它與橡膠的復合材料具有比普通炭黑-橡膠更好的靜電屏蔽效果。
碳納米管在橡膠應用中的難題
在橡膠工業(yè)中，將碳納米管填充各種橡膠材料以提高其導熱、導電及物理性能等成為發(fā)展趨勢。由于碳納米管自身有著很高的表面自由能，碳納米管間相互作用力強、與橡膠的粘結力差以及橡膠極高的粘度，碳納米管難以均一地在橡膠基體內(nèi)分散,易發(fā)生團聚現(xiàn)象，因此在填充使用時，需要提高其分散性和相容性。為了解決碳納米管難以分散的問題，可采用共價鍵改性和非共價鍵改性等方法。
碳納米管分散機理：
1.破壞長纖維糾纏粘結狀態(tài)
2.克服團聚體強吸附力
3.穩(wěn)定碳納米管分散狀態(tài)
碳納米管分散方法：
隨著“工業(yè)４.０ ”及“ 2025計劃”的實施，碳材料填充橡膠的多樣化、功能化以及實用化更加符合當今材料科學的發(fā)展趨勢，其特殊結構、優(yōu)異性能在高分子材料及其他領域展現(xiàn)了廣闊的應用前景。碳材料填充橡膠，帶給橡膠工業(yè)很大的提升，而在今后的研究中，尤其應關注能夠規(guī)�；a(chǎn)的碳納米管、石墨烯等低維碳納米材料。
2018年4月24-25日，中國粉體網(wǎng)聯(lián)合江蘇省納米技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，將于蘇州金陵觀園國際酒店舉辦 “2018低維碳納米材料制備及應用技術交流會”，會議旨在共同探討低維碳材料現(xiàn)階段的發(fā)展中所面臨的機遇和挑戰(zhàn)，分享最新的研究成果，共同推動其產(chǎn)業(yè)化進程。
