Sambandið milli kolefni nanóröra og grafen

Sambandið milli kolefni nanóröra og grafen: „2D lakið“ og „1D rörið“ frá sömu móður

Carbon nanotubes (CNTs) and graphene are essentially the same type of material - both are composed of carbon atoms bonded together by sp² hybridization to form a six-membered ring honeycomb structure. The core relationship between the two is: a carbon nanotube = a seamless cylinder formed by rolling up a graphene sheet. Graphene is an "unrolled sheet" (two-dimensional), while a carbon nanotube is a "rolled-up paper tube" (one-dimensional). In terms of performance, carbon nanotubes have higher axial strength (tensile strength can reach 80 GPa), while graphene has superior in-plane thermal conductivity (approximately 5000 W/m·K). The two can be composite to form a synergistic effect of "1+1>2" - togstyrkur grafen-innfelldra kolefnis nanórörafilma nær 6,67 GPa, með hitaleiðni upp á 753 W/m·K. Shandong Tanfeng New Material útvegar bæði einveggja-veggða og fjölveggja veggja nanóröra, með sama hreinleika en kolefnis nanórör, 5,7. óhreinindi Minna en eða jafnt og 0,5 ppm, og hefur þegar afhent í lotu til leiðandi innlendra fyrirtækja.

1. „Blóðsambandið“ milli kolefnisnanoröra og grafen: Sama móðir, sama uppbygging uppruna

Niðurstaða:Kolefni nanórör og grafen eru í meginatriðum tvær tegundir af sama efni - grafen er „afrúllað blað“ en kolefni nanórör er „upprúllað-pappírsrör.

Til að skilja sambandið milli kolefnis nanóröra og grafens, verðum við fyrst að skoða sameiginlega eiginleika þeirra á atómstigi.

Báðir eru samsettir úr kolefnisatómum og kolefnisatómunum er raðað á sama hátt. Í bæði grafen- og kolefnisnanorörum er hvert kolefnisatóm tengt þremur nálægum kolefnisatómum með sp² blendingum samgildum tengjum, sem myndar sex-hringa hunangsseimanet. Þetta er eitt stöðugasta efnatengi sem vitað er um og algeng uppspretta framúrskarandi eiginleika beggja.

Spurningin vaknar:Þar sem mannvirkin eru eins, hvers vegna er annað kallað "grafen" og hitt "kolefnis nanórör"?

Munurinn liggur í "upprúllað" á móti "ekki upprúllað."

Kolefnis nanórör er örpípla með aðeins nokkra nanómetra þvermál, myndað með því að rúlla upp einu grafítlagi. Með öðrum orðum: kolefnis nanórör eru nánustu systkini grafens - þau deila sömu genunum, en annað óx í lakform en hitt óx í rörform.

2. Árangurssamanburður: 1D vs. 2D, hver hefur sína styrkleika

Niðurstaða:Styrkur kolefnis nanóröra liggur í ásstyrk þeirra og einvíddar rafleiðni; styrkur grafens liggur í -varmaleiðni þess í-plani og mjög stóru tilteknu yfirborði.

Þrátt fyrir að efnin deili sama uppruna, leiðir byggingarmunurinn á "1D rörinu" og "2D blaðinu" til verulega mismunandi frammistöðuáherslna.

2.1 Grundvallarmunur í uppbyggingu og frammistöðu

Kolefnis-kolefnistengin í grafeni ná innan plans, sem gefur því afar mikinn styrk, rafleiðni og hitaleiðni í-plansstefnu. Hins vegar eru lögin tengd með veikum van der Waals kraftum, sem leiðir til lélegrar frammistöðu í lóðréttri átt.

Þegar kolefnis nanórör "rúllar upp" grafenplaninu, "samræmist" framúrskarandi frammistaða upprunalegu 2D flugvélarinnar að stefnu rörarásarinnar. Þetta þýðir að ásáttin er þar sem kolefnis nanórörið er sterkast, leiðandi og best í að flytja varma.

2.2 Mismunandi umsóknaráherslur

Lén kolefnis nanóröra:

Þörf fyrir einn-leiðandi net (litíum rafhlöðuleiðandi aukefni)

Ás vélræn styrking (skotheld vesti, byggingarhlutar í geimferðum)

Ein-víddar rafeindaflutningur (nanotransistar)

Lén Graphene:

Stórt-svæði gegnsær leiðandi filmur (snertiskjár)

Skilvirk hitaleiðni í-plani (hitastjórnun flísar)

Mjög stórt tiltekið yfirborðsaðsog (ofurþéttar)

3. "1+1>2": Samverkandi áhrif kolefnis nanóröra + grafen

Niðurstaða:Þegar kolefni nanórör og grafen eru notuð saman, geta þau myndað samverkandi uppbyggingu „leiðandi nets + leiðandi vettvangs“ og náð frammistöðu sem ekki er hægt að ná með hvoru efninu einu sér.

Athyglisvert er að þrátt fyrir að kolefnis nanórör og grafen hafi hvor sína styrkleika, þá geta þau bætt upp veikleika hvors annars og sameinað kosti þeirra þegar þau eru samsett.

Líta má á kolefnisnanorör sem ein-"leiðandi net" - löng og þunn, sem geta fléttast saman eins og kóngulóarvefur til að mynda brautir í þrívíðu-rými. Líta má á grafín sem tvívíddar „leiðandi vettvang“ - breiðan og flatan, sem getur veitt stór-svæði og háhraða rafeindarásir eins og ferningur.

Tvær nýlegar rannsóknir sýna að fullu þessi samverkandi áhrif:

Tilfelli 1: Rannsóknir teymi prófessors Wang Jiannong við Austur-Kína háskóla vísinda og tækni

Rannsóknin leiddi í ljós að með því að flétta grafenblöðum í kolefnis nanórörfilmur náðu þeir:

Samræmd grafenflögnun styrkti álagsflutning milliflata og rafeinda/fónónleiðni, sem gerir samsettu filmurnar betri en áður skyld efni hvað varðar vélræna eiginleika og flutningseiginleika.

Tilfelli 2: Samsett efni undirbúið með lausnarblöndunaraðferð

Rannsóknir frá Norður-háskóla í Kína sýndu að fyrir samsett efni úr grafen/kolefni nanórör sem búið er til með lausnarblöndunar-efnafræðilegri afoxunaraðferð, í ákjósanlegu massahlutfalli (1:1):

Virkjunargreining:Grafen 2D leiðandi pallurinn og kolefnisnanotube 1D flutningsrásin bæta hvort annað upp og ná samtímis aukningu á rafmagns-, varma- og vélrænni eiginleikum.

4. Carbon Nanotubes: Tanfeng New Material's Product Matrix

Niðurstaða:Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. einbeitir sér að rannsóknum og þróun og framleiðslu á kolefnis nanórörum (CNT), með vörur sem ná yfir allt úrvalið af einveggjum, fjöl-vegguðum og hagnýtum rörum. Hreinleiki og lotustöðugleiki uppfylla kröfur leiðandi rafhlöðuframleiðenda.

Í hinu langa iðnaðarkapphlaupi þar sem kolefnis nanórör „vaxa hljóðlega,“ er Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. vaxandi afl sem ekki er hægt að hunsa.

4.1 Kjarnavörufylki

Tanfeng New Material vörulína nær yfir allt úrval kolefnis nanóröra:

4.2 Tæknivísar

Kjarnaframleiðsluvísar Tanfeng New Material:

Skýrslur iðnaðarins benda til þess að vörur sem uppfylla svo háar kröfur hafi sterka samkeppnishæfni á markaðnum.

4.3 Umsóknarlausnir

Tanfeng New Material gefur ekki aðeins duft heldur veitir einnig heildarlausnir fyrir notkun:

Tilfelli 1: Rafhlöðuleiðandi aukefni
Að útvega annarri-kynslóð fjöl-veggað kolefnis nanórör leiðandi líma til leiðandi innlendra rafhlöðufyrirtækja, notað ásamt leiðandi kolsvarti. Við viðbótarfjárhæð 0,8%:

Viðnám rafskautsplötu minnkað um 30%

Hitastigshækkun við 2C hraða losun minnkað um 5 gráður

Fjöldaframleiðsla hefur þegar staðið yfir í mörg ár

Tilfelli 2: European Automotive Anti-Static Fuel Lines
Að útvega PA12 burðarefni fjöl-veggað kolefnis nanórör masterlotu til evrópskra bílavarahlutabirgða, ​​sem uppfyllir -stöðugleikakröfur fyrir PA12 eldsneytislínur.

4.4 Sjö stefnumótandi umsóknarleiðbeiningar

Tanfeng New Material einbeitir sér að iðnvæðingu kolefnisnanoröra á sjö meginstefnur:

Fyrirtækið stefnir að því að verða "háþróaður efnisveitandi og tæknilegur þjónustuaðili."

5. Framtíðarstraumar: Hver mun vinna, kolefni nanórör eða grafín?

Niðurstaða:Þetta tvennt er ekki í samkeppnissambandi „lífs-eða-dauðans, heldur vinnings-mynsturs þar sem „hver tekur sína styrkleika“ og „samlegðaráhrif“.

Ef ég snýr aftur að spurningunni um sambandið milli kolefnisnanoröra og grafens, þá er lokasvarið kannski ekki „hver er betri“ heldur „hver er hentugari fyrir hvað“.

Á þessari braut „samræmdrar þróunar á kolefnis nanórör og grafeni,“ er val Tanfeng New Material skýr - áhersla á kolefnis nanórör, sem treystir á þroskaða iðnvæðingargetu þess til að bjóða upp á hágæða kolefnis nanórör og lausnir fyrir stefnumótandi iðnað eins og nýja orku og geimferð.

Á meðan fræðileg umræða milli kolefnis nanóröra og grafen heldur áfram, í nýjum orkutækjaverksmiðjum Kína, er kolefnis nanórör leiðandi líma mikið "fóðrað" í húðunarvélar. Á evrópskum bílahlutaframleiðslulínum er verið að sprauta kolefnisnanotube masterlotum í mót. Kínverskir framleiðendur eins og Tanfeng New Material eru einmitt drifkraftar þessarar iðnaðar umbreytingar á "smásjárefnum sem breyta stórsæja heiminum."