Sposób przygotowania tworzywa grafenowego
Wydajność tworzywa grafenowego (tworzywa kompozytowego modyfikowanego grafenem) jest nierozerwalnie związana z warunkami przetwarzania podczas jego przygotowania. Różne metody otrzymywania prowadzą do różnic w dyspersji, efektach granicznych i przestrzennej strukturze grafenu w osnowie, a te czynniki decydują o sztywności, wytrzymałości, wiązkości i ciągliwości materiału kompozytowego.
W obecnych badaniach, w przypadku tworzyw grafenowych, stopień dyspersji grafenu i stopień eksfoliacji arkuszy grafenowych można kontrolować kontrolując siłę ścinającą, temperaturę i rozpuszczalnik polarny.
Fizyczne metody przygotowania tworzyw grafenowych obejmują mieszanie roztworów i mieszanie w stanie stopionym. Jeśli chodzi o metody chemiczne, szeroko stosuje się polimeryzację in-situ, mieszanie emulsji i technologię samoorganizacji warstwa po warstwie (LbL).
Metoda mieszania roztworu
Metoda mieszania roztworu polega na rozpuszczeniu materiałów grafenowych (GO, RGO) w rozpuszczalniku w celu wytworzenia zawieszonego grafenu jednowarstwowego, który jest w największym stopniu zdyspergowany w matrycy polimerowej. Na przykład, zmodyfikowany tlenek grafenu GO dysperguje się w rozpuszczalniku organicznym, redukuje się do grafenu RGO, a następnie miesza się roztwór z polimerem w celu wytworzenia materiału kompozytowego. Metoda mieszania roztworu może lepiej zdyspergować grafen w matrycy polimerowej. Metoda ta jest szeroko stosowana ze względu na dobry efekt dyspersji, dużą szybkość przygotowania i dobrą kontrolę stanu każdego składnika; metoda ta wymaga jednak użycia rozpuszczalników organicznych, które będą miały niekorzystny wpływ na środowisko.
Metoda mieszania w stanie stopionym
Metoda mieszania stopu jest metodą przygotowania bez rozpuszczalnika, która wykorzystuje siłę ścinającą generowaną przez wytłaczarkę do pokonania siły międzyfazowej w celu zdyspergowania wypełniacza w stopie polimeru. W przypadku mieszania w stanie stopionym grafen i polimer są przygotowywane oddzielnie, dzięki czemu wielkość i morfologia grafenu można kontrolować, ale grafen agreguje w matrycy polimerowej i nie jest łatwy do zdyspergowania, a efekt połączenia z polimerem jest słaby. Metoda mieszania w stanie stopionym jest stosunkowo praktyczną metodą wytwarzania tworzyw grafenowych. Proces jest stosunkowo prosty i można go przygotować na dużą skalę i po niskich kosztach. Jednak wyższa temperatura i ciśnienie cząstkowe wpłyną na stabilność składników materiału kompozytowego.
Polimeryzacja in situ
„Metoda polimeryzacji in situ” polega na zmieszaniu grafenu z monomerami polimerowymi, a następnie dodaniu katalizatora w celu zainicjowania reakcji w celu uzyskania materiału kompozytowego. Poprzez testy stwierdzono, że ta metoda nie niszczy stabilności termicznej materiału kompozytowego, ale warunki reakcji metody polimeryzacji in situ są trudne do określenia, a dodanie dodatków termicznych będzie miało niepewny wpływ na polimer .
Metoda mieszania emulsji
Metoda mieszania emulsji wykorzystuje dobrą dyspergowalność zmodyfikowanego powierzchniowo grafenu w wodzie. Dyspersję miesza się z emulsją polimerową, a następnie kompozyt grafen/polimer wytwarza się przez redukcję. W porównaniu z metodą melt blending materiał kompozytowy wytworzony metodą mieszania emulsyjnego ma lepszy efekt dyspersyjny i stabilność wymiarową, a metoda nie wykorzystuje rozpuszczalników organicznych i nie niszczy środowiska.
Technologia samodzielnego montażu warstwa po warstwie (LbL)
Technologia samodzielnego montażu warstwa po warstwie (LbL) ma zalety w przygotowaniu ultracienkich folii o wysokiej wytrzymałości, błon komórkowych i powłok o wysokiej wytrzymałości. Technologia ta może optymalnie dostosować granicę faz grafen/polimer, dzięki czemu grafen jest dobrze zdyspergowany.
Kierunek industrializacji tworzyw grafenowych
W przypadku industrializacji i kierunku badań tworzyw grafenowych istnieje głównie pięć aspektów przewodzących / antystatycznych funkcjonalnych tworzyw sztucznych, termoprzewodzących funkcjonalnych tworzyw sztucznych, tworzyw sztucznych o wysokiej wytrzymałości, tworzyw sztucznych o wysokiej barierze gazowej i folii z tworzywa sztucznego transmisyjnego jonoselektywnego.
Przewodzące/antystatyczne tworzywo funkcjonalne
Samo tworzywo sztuczne jest materiałem izolacyjnym o wysokiej rezystywności powierzchniowej, co ogranicza jego zastosowanie na dużą skalę w dziedzinach antystatycznych, przewodzących i innych. Grafen ma doskonałą przewodność elektryczną i ma stosunkowo dużą długość i średnicę. Można go umieścić w plastikowej matrycy, aby uzyskać tworzywo o wysokiej przewodności i niskim stężeniu perkolacji.
Tworzywo termoprzewodzące
Przewodność cieplna tworzywa jest bardzo niska, co ogranicza jego szerokie zastosowanie w zakresie przewodzenia ciepła. Sprzężenie międzyfazowe między grafenem i tworzywem sztucznym oraz przewodność cieplna samego grafenu określają przewodność cieplną tworzyw sztucznych modyfikowanych grafenem.
Po dodaniu grafenu do tworzywa można zwiększyć przewodność cieplną tworzywa z 0.1-0.5 W/(m·K) do 5-10 W/(m·K), która jest zwiększona ponad 10-krotnie, dzięki czemu tworzywo sztuczne może być nakładane na radiatory do lamp LED, radiatory samochodowe, radiatory elektroniczne i elektryczne oraz w innych dziedzinach, zastępować niektóre popularne materiały rozpraszające ciepło, takie jak metalowe aluminium, promować lekkość urządzeń i rozszerzać zakres zastosowań tworzyw sztucznych.
Plastik o wysokiej wytrzymałości
Wytrzymałość mechaniczna grafenu jest 100 razy większa niż stali, co może znacznie poprawić właściwości mechaniczne tworzyw sztucznych. Zwykła pianka EPS ma niską wytrzymałość mechaniczną, co ogranicza niektóre z jej zastosowań.
Grafen jest dodawany jako dodatek do EPS, a jego wytrzymałość mechaniczna zwiększa się ponad 2 razy. Obecnie grafen znajduje zastosowanie w dziedzinie tworzyw piankowych, jest wykorzystywany w opakowaniach, wojsku i innych dziedzinach. Wykorzystuje również właściwości wysokiej wytrzymałości grafenu do opracowania nowego typu samochodu grafenowego, wykorzystując kompozytowe tworzywo grafenowe jako szkielet i elementy konstrukcyjne samochodu, co znacznie zmniejsza wagę samochodu i oszczędza energię.
Plastik o wysokiej barierze gazowej
Grafen to dwuwymiarowy materiał o strukturze arkuszowej o dużej powierzchni właściwej i doskonałych właściwościach barierowych dla cząsteczek gazu. Po dodaniu do tworzyw sztucznych utworzona struktura sieci zapewnia zakrzywiony kanał do dyfuzji gazu i wydłuża ścieżkę dyfuzji gazu. Może znacznie poprawić właściwości bariery gazowej tworzyw sztucznych. W dziedzinie uszczelniania tworzyw sztucznych dodanie grafenu może stworzyć plastikowe pierścienie uszczelniające i uszczelki, które mogą wytrzymać określony nacisk.
Folia z tworzywa sztucznego transmisyjna jonoselektywna
Różne grupy można dodawać po modyfikacji powierzchni grafenu, a inteligentne materiały można tworzyć poprzez wybór i rozmieszczenie określonych grup. Na przykład membrana, która może przenikać wodę, ale nie olej, może realizować separację olej-woda i być stosowana w oczyszczaniu zanieczyszczeń olejowych i innych dziedzinach. Membrany, które mogą przenikać wodę, ale nie jony metali, są stosowane w przemysłowych oczyszczalniach ścieków, odsalaniu wody morskiej, przemyśle solnym i innych dziedzinach.
Link do tego artykułu: Metoda przygotowania i kierunek industrializacji tworzywa grafenowego
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ – Jako spełniony 
