纳米碳材料高效生产技术应用
纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用,具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产,市场拓展减缓。四川大学研发团队经过十余年的研究和开发,采取研发创新的高新技术,可高效低成本地生产高附加值碳纳米材料(纳米碳管,纳米碳纤维)。
新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%;纳米碳材料纯度高,在85%-98%。碳纳米管的纯度高,制备的碳纳米管纯度超过85%;有的达到 98%。此技术路线可行,实验室小试阶段已完成。
碳纳米管、碳纤维是近十年飞速发展的新型纳米材料,具有很大的商业价值和用途,附加值高。碳纳米管可以作为模具制备出最细的纳米尺度的导线,或者全新的一维材料,在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。制备的微型导线可以置于硅芯片上,用来生产更加复杂的电路。利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高,不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高,抗冲击性能好。碳纳米管和金属形成金属基复合材料;这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。
四川大学
2021-05-11