認(rèn)識(shí)一下VGCF碳管

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CNT是多年來(lái)各發(fā)達(dá)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)的重要新材料，具有廣闊的應(yīng)用前景，其強(qiáng)度大體為30GPa，模量1TPa，導(dǎo)電系數(shù)10-4Ω·cm，導(dǎo)熱系數(shù)從幾百到1000W/mK，耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性高，既可單獨(dú)使用，也可與聚合物復(fù)合成納米復(fù)合材料使用[6]。2008年2月13-15日在東京召開(kāi)的“國(guó)際納米技術(shù)綜合展”吸引了約5萬(wàn)名學(xué)者，有的媒體稱(chēng)納米纖維的出現(xiàn) “引發(fā)了材料的產(chǎn)業(yè)革命”，并意味著納米技術(shù)基礎(chǔ)研究時(shí)代的終結(jié)和商品廣泛普及時(shí)代的到來(lái)。在這種新形勢(shì)下，美國(guó)國(guó)會(huì)眾議院于2008年6月4日通過(guò)
了“國(guó)家納米技術(shù)首創(chuàng)（NNI）”修正法案，強(qiáng)調(diào)了各政府機(jī)關(guān)積極應(yīng)對(duì)納米技術(shù)在推廣過(guò)程中可能對(duì)環(huán)境、衛(wèi)生和安全上帶來(lái)的問(wèn)題，并確定了研究經(jīng)費(fèi)的分配，即60%用于普及過(guò)程的安全性評(píng)價(jià)、40%用于應(yīng)用開(kāi)發(fā)，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)有可能提升美國(guó)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，而且在社會(huì)效益方面也可能有重要貢獻(xiàn)，因此會(huì)大規(guī)模開(kāi)展后續(xù)研發(fā)活動(dòng)，內(nèi)容包括有關(guān)電子、能效、醫(yī)療及水質(zhì)改良等的研究。可能產(chǎn)生的副作用主要是，CNT象石棉一樣屬于病原性纖維，在大氣中暴露時(shí)會(huì)引起中皮紅腫，特別是長(zhǎng)的CNT（20μm以上），至于對(duì)人體的影響，如是否能致癌，尚需數(shù)十年的科學(xué)觀察[7]，這些情況很值得我國(guó)科研工作者和政府及立法機(jī)構(gòu)借鑒。

    從日本發(fā)表的有關(guān)CNT應(yīng)用專(zhuān)利看，2000年3月31日前為0，2000-4-1至2004-3-31共發(fā)表了13篇，2004-4-1至2008-3-31為54篇，可見(jiàn)日本對(duì)此十分重視。最近，東京工大發(fā)明的以酚醛樹(shù)脂為原料、通過(guò)靜電紡絲法紡出無(wú)紡布、經(jīng)碳化而得到的CNT無(wú)紡布耐曲折，而且只需以往硅基板的一半以下電壓就可通電，節(jié)能效果明顯，今后有望應(yīng)用于顯示器，照明用電源，汽車(chē)用2次電池的電極和傳感器基板等。昭和電工也在加速CNF（商品名：VGCF）的用途開(kāi)拓，在一年內(nèi)開(kāi)發(fā)出了其復(fù)合材料制的電子設(shè)備用容器，而當(dāng)前主要應(yīng)用于鋰離子二次電池，計(jì)劃在10年內(nèi)育成100億日元的產(chǎn)業(yè)，目前VGCF的產(chǎn)能為100t/a，2010年滿負(fù)荷生產(chǎn)。德國(guó)拜爾近期也投入2200萬(wàn)歐元，將其CNT產(chǎn)品“Baytubes”的產(chǎn)能由60t/a提高至200t/a，使其世界市場(chǎng)的占有率升至25%，計(jì)劃10年間培育成20億美元的市場(chǎng)。Baytubes是一種多層結(jié)構(gòu)的CNT，它可進(jìn)一步提高各種基體的機(jī)械強(qiáng)度和抗靜電特性，并應(yīng)用于雪橇、沖浪板、曲棍球棒、棒球棒等體育用品、風(fēng)電葉片和鋁、鎂等金屬的改進(jìn)劑。英國(guó)劍橋大學(xué)開(kāi)發(fā)了引人注目的直接紡織法制CNT的技術(shù)。

    CNT的另一類(lèi)重要應(yīng)用是將它混入成纖性聚合物中，通過(guò)熔紡或濕紡等制成復(fù)合材料纖維，這方面日本信州大學(xué)和法國(guó)國(guó)立科研中心分別做了大量研發(fā)工作，前者選用昭和電工上市的VGCF（直徑150nm，長(zhǎng)10～20μm）和VGCF-S（直徑100mm，長(zhǎng)10～20μm），聚合物選擇尼龍6和聚乙烯醇（PVA），結(jié)果添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的VGCF-S的尼龍6的纖維模量和強(qiáng)度各提高7GPa和1GPa、結(jié)節(jié)強(qiáng)度提高30%，而添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5的VGCF的PVA的纖維強(qiáng)度提高0.05GPa、模量提高4GPa[6]。后者在該領(lǐng)域也做過(guò)大量研究工作，并介紹了歐美的研究情況，其中美國(guó)德克薩斯大學(xué)Dalas分校所研制的CNT增加PVA纖維的韌性高達(dá)570J/g，比蜘蛛絲的韌性（160J/g）高得多，為此法國(guó)國(guó)防部正探索它在吸能材料和防護(hù)服中的應(yīng)用，此外還可做成高韌性紙等[8]。

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恰恰那段時(shí)間在收集資料，前幾天看到：ZYVEX Performance Materials 公司做CNT（碳納米管）復(fù)合材料，主打環(huán)氧基，應(yīng)用挺廣范的一說(shuō)，有興趣的可以去他們網(wǎng)站看看，http://www.zyvexpro.com/，上面可以下到一些產(chǎn)品數(shù)據(jù)說(shuō)明書(shū)，多說(shuō)一句，個(gè)人感覺(jué)國(guó)內(nèi)企業(yè)太雞賊，產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)只能唬唬非專(zhuān)業(yè)人士，基本上稍微全一點(diǎn)的數(shù)據(jù)都諱莫如深，老外做的比我們倍兒到位。

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老外的資料數(shù)據(jù)確實(shí)比較到位

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本公司以氣相成長(zhǎng)法生產(chǎn)制造納米碳管，依制程條件不同控制碳管成長(zhǎng)而有不同的管徑與長(zhǎng)徑比，提供客戶端不同應(yīng)用需求。VGCF本質(zhì)具有高導(dǎo)熱、導(dǎo)電與高抗張強(qiáng)度與模量，利用其特性添加于其他材料系統(tǒng)中，使材料本質(zhì)產(chǎn)生改變或增強(qiáng)材料的物性。

物性：
1.    微結(jié)構(gòu) --- 洋蔥式多管壁
2.    直徑 --- 100 ~ 500 nm
3.    長(zhǎng)徑比 --- 10 ~ 500
4.    密度 --- 1.8 ~ 2.0 g/cc
5.    石墨化 --- ＞90%
6.    導(dǎo)電系數(shù) --- ρ= 1 × 10-4Ω.m     
7.    導(dǎo)熱系數(shù) --- K＞1600 W/m-k
8.    熱膨脹系數(shù) --- -1.0 ppm/℃        
9.                  機(jī)械性質(zhì) --- 高抗張強(qiáng)度、韌性與高模量
10.                耐熱氧化溫度 --- ＞700℃

unitetek@ms21.hinet.net

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拜耳開(kāi)發(fā)風(fēng)電機(jī)組葉片新型原材料
納米碳管可以增加葉片長(zhǎng)度，使風(fēng)電機(jī)組葉片超過(guò)現(xiàn)在的60多米的限度，并且可以降低碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的重量。目前拜耳材料科技生產(chǎn)的Baytubes風(fēng)電機(jī)組葉片正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。據(jù)悉，在葉片中使用20公斤的Baytubes原料可以降低葉片3噸的重量。目前，位于德國(guó)南部的拜耳前子公司HC  Starck中試廠每年可以生產(chǎn)60噸Baytubes納米碳管，但是勒沃庫(kù)森生產(chǎn)廠可以把年產(chǎn)量提高到200噸。目前已經(jīng)對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行了廣泛的健康安全實(shí)驗(yàn)，拜耳材料科技相信很快將通過(guò)美國(guó)環(huán)保署的批準(zhǔn)。