说到导电碳添加剂,碳纳米管(CNT)往往是最重要的。
但有哪些替代品呢?
本文将探讨主要选择及其各自的优势和挑战。
什么是碳纳米管的替代品?需要考虑的 5 个要点
1.炭黑:广泛应用的选择
炭黑通常用于各种应用,尤其是轮胎行业。
与石墨烯和碳纳米管相比,炭黑每公斤的二氧化碳排放量通常更高。
炭黑在复合材料中也需要更高的负载。
米其林公司 2020 年的一项研究表明,与使用其他纳米碳相比,使用碳纳米管加固的轮胎释放的纳米颗粒更少。
这表明,在这种应用中,碳纳米管可能是更环保的选择。
2.石墨烯:二维奇迹
石墨烯的特性备受推崇,但其生产方法却面临诸多问题。
自上而下 "的方法,如悍马公司的方法,是能源密集型的,需要大量的水,并涉及使用刺激性化学物质。
这些因素使得石墨烯的生产不那么环保,而且成本可能比 CNT 更高。
3.比较和市场考虑因素
在考虑采用这些材料时,性能和环境影响的结合至关重要。
碳纳米管具有很高的机械强度,可用于从结构材料到电子产品的各种应用中。
碳纳米管的市场正在不断扩大,特别是在锂离子电池等绿色技术领域,碳纳米管可作为导电添加剂提高电池性能。
4.合成与应用
纳米结构材料(包括 CNT、石墨烯和炭黑)的合成受其形态、尺寸和相位的影响。
这些因素反过来又会影响它们的特性和应用。
处于不同杂化状态的碳具有独特的性能,因此应用范围非常广泛。
这种多功能性是碳纳米管的一大优势,碳纳米管采用 PECVD 等方法生产,在航空航天、汽车和运动器材等领域不可或缺。
5.环境和生产挑战
虽然炭黑和石墨烯是碳纳米管的替代品,但每种材料都面临不同的环境和生产挑战。
碳纳米管似乎兼顾了环境效益和卓越的性能特点,尤其适用于绿色技术和先进材料等高需求领域。
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