Nanotub kabòn se yo ki pami materyèl ki pi lejè yo konnen, ak yon dansite sèlman 1.3-2.1 g/cm³, byen lwen pi ba pase sa yo ki an asye (7.9 g/cm³) ak aliminyòm (2.7 g/cm³). Sa vle di ke pou volim nan menm, pwa nan nanotub kabòn se sèlman 1/6 sa yo ki an asye ak 1/2 sa yo ki an aliminyòm. Menm plis etonan, byenke nanotub kabòn yo pi lejè pase aliminyòm, fòs rupture yo se 100 fwa sa a nan asye - yon konbinezon "limyè men fò" ki ra anpil nan lanati. Konpoze kabòn nanotub deja reyalize yon rediksyon pwa 40% ak yon amelyorasyon 20-25% nan efikasite gaz nan avyasyon ak endistri otomobil. Shandong Tanfeng New Material ap fè pwomosyon endistriyalizasyon sa a "limyè tankou yon plim, fò tankou asye" super-materyèl.
1. Ki jan limyè yo ye nanotub kabòn? Yon seri nimewo di w
Konklizyon:Dansite nanotub kabòn se apeprè 1.3-2.1 g / cm³, ki pi lejè pase aliminyòm ak sèlman 1/6 sa yo ki an asye.
Premyèman, an n gade nan done yo difisil. Dapre literati akademik ki soti nan yon laboratwa anba Depatman Enèji Ameriken an, dansite tipik nan konpoze nanotub kabòn (CNT) se 1.3 g/cm³. Done pwodwi domestik yo tou konfime lòd sa a nan grandè - vrè dansite kèk pwodwi komèsyal yo se apeprè 2 g/cm³, ak yon dansite tiyo nan sèlman 0.18 g/cm³. Pou rezime, dansite aparan nan poud nanotub kabòn tonbe apeprè nan ranje 1.3-2.1 g / cm³.
Ki sa "légèreté" sa a vle di? Ann konpare li ak metal-wo pèfòmans nou abitye ak nan lavi chak jou:
| Materyèl | Dansite (g/cm³) | Nanotub kabòn kont materyèl sa a |
|---|---|---|
| Materyèl Nanotub Kabòn | 1.3-2.1 | --Debaz-- |
| Aliminyòm (Alyaj aliminyòm) | 2.7 | CNT yo apeprè 30% -50% pi lejè |
| Titàn (Alyaj Titàn) | 4.5 | CNT yo apeprè 56% -71% pi lejè |
| Steel | 7.9 | CNT yo apeprè 70% -80% pi lejè, sa vle di, pou menm volim, pwa CNT yo se sèlman 1/6 a 1/4 nan asye. |
Pou bay yon egzanp entwisyon: yon mwaye wou machin òdinè, si te fè soti nan materyèl konpoze kabòn nanotub, ta ka wè pwa li tonbe soti nan plis pase 20 jin (apeprè 10 kg) a 5-6 jin (apeprè 2.5-3 kg). Ou ka fasilman leve li ak yon sèl men.
2. Poukisa Nanotub Kabòn yo Lejè? Sekrè a manti nan "Figi nanokal yo"
Konklizyon:Karakteristik ultra- nanotub kabòn yo soti nan mikwostrikti inik yo - atòm kabòn yo ranje nan yon modèl siwo myèl egzagonal, ki fòme yon sèk pou kreye yon "tib nanokal" kre, ak enteryè a prèske totalman vid.
Yon nanotib kabòn se esansyèlman yon "tib," ak yon tib nan nanoskal la nan sa.
Mikwostrikti li yo se jan sa a: atòm kabòn yo konekte youn ak lòt atravè lyezon kovalan, ki fòme yon fèy grafèn bag ki estab sis -manb, ak Lè sa a, fèy grafèn sa a "woule" nan yon silenn. Silenn sa a se kre - pa gen okenn atòm andedan, sèlman lè oswa yon vakyòm. Woule yon kouch kreye yon sèl -nanotub kabòn ki gen miray ranpa (SWCNT); woule plizyè kouch kreye yon nanotub kabòn milti-ranpa (MWCNT), ak yon espas entèkouch apeprè 0.34 nm.
Kle pou mezire pwa yon materyèl: Dansite=Mas / Volim
Metal yo plen ak atòm, chaje dans, kidonk yo lou. Koki yon nanotub kabòn konpoze de atòm kabòn (atòm kabòn yo pi lejè pase atòm fè oswa aliminyòm), enteryè a vid, ak koki a trè mens - konsa, gen anpil ti materyèl ki genyen pou chak volim inite, kidonk li se natirèlman limyè.
Sèvi ak yon analoji kwizin:Yon spatul metal solid ak lou; yon pay pou bwè kre se limyè paske li sèlman gen yon miray mens sou sifas la. Yon nanotub kabòn se vèsyon an molekilè nan yon "paille bwè kre."
3. Bagay la vrèman etonan se pa "Lightness" la, men konbinezon "limyè men fò" la.
Konklizyon:Fòs espesifik nan nanotub kabòn rive jiska 500 MPa·cm³/g, byen lwen depase sa yo ki nan metal tradisyonèl tankou asye, aliminyòm, ak Titàn, fè li youn nan pi wo nan mitan materyèl jeni li te ye.
Si li te sèlman "limyè," sa pa ta espesyal - plastik kim tou trè lejè, men li kraze fasil. Ki sa ki vrèman fè nanotub kabòn etonan se ke, pandan yo te limyè tankou lè, yo tou ekstrèmman fò.
Kòm nou te analize an detay nan atik anvan an: fòs rupture nan nanotub kabòn ka rive nan 50-200 GPa, ki se 100 fwa sa yo ki an asye. Lè done sa yo miltipliye pa dimansyon "légèreté", nou jwenn yon metrik ki fè enjenyè yo fou - fòs espesifik (fòs ÷ dansite).
Gade nan seri done konparatif sa a:
| Materyèl | Dansite (g/cm³) | Fòs rupture (MPa) | Fòs espesifik (MPa·cm³/g) |
|---|---|---|---|
| Kabòn nanotub konpoze | 1.3 | ~650 | 500 |
| Aliminyòm (7075-T6) | 2.7 | 572 | 212 |
| Titàn (Ti-6Al-4V) | 4.5 | 950 | 211 |
| Steel (A36) | 7.9 | 400 | 51 |
Plis fòs espesifik la pi wo, se plis kapasite pote chay -pou yon pwa bay yo. Fòs espesifik nanotub kabòn (500) se prèske 10 fwa sa ki an asye (51) - yon kòd ki fèt ak nanotub kabòn ki gen menm pwa ka sipòte prèske 10 fwa chaj yon kòd fil asye.
Se poutèt sa syantis yo anvizaje sèvi ak nanotub kabòn pou konstwi yon asansè espas - paske se sèlman yon materyèl ki "lejè tankou yon plim, fò tankou asye" kapab pètèt kreye yon kab etann soti nan Latè nan espas.
4. Revolisyon Endistriyèl la te pote pa "Lèjè": 40% Rediksyon pwa, 25% ekonomi gaz.
Konklizyon:Konpoze kabòn nanotub yo te deja reyalize efè rediksyon pwa ki rive jiska 40% nan endistri ayewospasyal ak otomobil, dirèkteman tradui nan yon amelyorasyon 20-25% nan efikasite gaz.
"Lightness" se pa sèlman yon jwèt nimewo; li tanjibman chanje jaden flè endistriyèl la.
Dapre yon atik revizyon nan jounal akademik entènasyonal laSyans Materyèl ak Jeni: R, konpoze kabòn nanotub yo te demontre gwo potansyèl nan avyasyon ak endistri otomobil: pwa a nan eleman estriktirèl ka redwi jiska 40%, pandan y ap kenbe oswa menm amelyore pwopriyete mekanik.
Ann gade egzanp aplikasyon reyèl-monde:
| Ka Aplikasyon | Wòl Carbon Nanotube Composite | Efè aktyèl |
|---|---|---|
| Boeing 787 Dreamliner | Konpozan estriktirèl fuselage | 20-25% amelyorasyon nan efikasite gaz |
| BMW i3 machin elektrik | Panno kò | 30% rediksyon pwa |
| KIST Carbon Nanotube Motor (Kore di) | Bobin likidasyon motè | Apeprè 25% rediksyon nan pwa motè |
Ka a nan Boeing 787 la patikilyèman vo mansyone. "Dreamliner" sa a fè anpil itilizasyon materyèl konpoze avanse (ki gen ladann nanotub kabòn-materyèl ranfòse), pa sèlman reyalize yon rediksyon pwa enpòtan, men tou li pèmèt gwo avyon sa a ekonomize plis pase 20% sou gaz konpare ak modèl menm jan an. Enstiti Kore di Syans ak Teknoloji (KIST) menm te ale yon etap pi lwen e li te bati dirèkteman yon motè san okenn bobin metal - ranplase fil kwiv ak fil nanotub kabòn, sa ki lakòz yon pwa motè jis youn-senkyèm nan yon motè kwiv.
Pou yon avyon:Ekonomi gaz=vole pi lwen + pi ba pri tikè + redwi emisyon kabòn.
Pou yon machin elektrik:Rediksyon pwa=pi long ranje + pi rapid akselerasyon + pi piti batri.
Lejète se lò; légèreté se compétitivité.
5. Shandong Tanfeng nouvo materyèl: vire "Lightness" nan pwodwi acha
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. se mas-pwodwi ak pwodwi "ultra-lijè" karakteristik nan nanotub kabòn, k ap sèvi endistri manifakti segondè -tankou ayewospasyal ak nouvo enèji machin yo.
Pou fè nanotub kabòn soti nan yon "materyèl mirak" nan laboratwa a nan yon matyè premyè endistriyèl ke enjenyè ka kòmande mande pou konpayi ki vrèman metrize teknoloji pwodiksyon gwo -echèl.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co, Ltd se egzakteman tankou yon konpayi.
Ki sa li fè?
Konpayi an konsantre sou R&D ak pwodiksyon milti-nanotub kabòn (MWCNTs), yon sèl-nanotub kabòn (SWCNTs), nanotub kabòn fonksyonalize, keratin kondiktif, ak pwodwi pre-dispèse. Pite pwodwi a pi gran pase oswa egal a 97.5%, enpurte rezidyèl nan katalis Fe, Co, ak Ni yo pi piti pase oswa egal a 0.5 ppm, distribisyon an dyamèt tib se etwat, ak pakèt -a-konsistans pakèt CV se<5%.
Konpetans debaz li yo:
| Avantaj dimansyon | Espesifik kontni |
|---|---|
| Pwosesis debaz | Pwodiksyon gaz-faz (CVD); dyamèt tib kontwole, lo ki estab |
| Matris pwodwi | Kouvèti konplè sou yon sèl-ranpa/milti-; fonksyonalite personnalisable (-COOH, -OH, elatriye) |
| Enstriksyon pou aplikasyon an | Sèt gwo domèn ki gen ladan nouvo machin enèji, ayewospasyal, transpò tren, pouvwa van, depo enèji idwojèn |
| Kapasite inik | Tout chèn poukont kontwole soti nan katalis nan pwodwi final la |
| Rezilta pwouve | Bay keratin kondiktif nan dirijan antrepriz batri domestik pouvwa, ki deja reyalize yon rediksyon 30% nan rezistans fèy elektwòd. |
Tanfeng New Material tou bay PA12 konpayi asirans milti-ranpa nanotub kabòn mèt bay founisè Ewopeyen pati otomobil, satisfè kondisyon yo sevè anti-estatik pou liy gaz. Lè konpayi tankou BMW ak Boeing bezwen gwo -materyèl ki lejè pèfòmans, nanotub kabòn yo ap transfòme soti nan yon konsèp laboratwa byen lwen nan pwodwi tanjib sou etajè yo nan konpayi Chinwa tankou Tanfeng.
Rezime: Kisa "Lègere" nan nanotub kabòn vle di?
| Pèspektiv | Konklizyon Nwayo |
|---|---|
| Done | Dansite 1.3-2.1 g / cm³, sèlman 1/6 sa yo ki an asye, pi lejè pase aliminyòm |
| Prensip | Estrikti "Tib nanokal kre", mens-ranpa ak enteryè kre, natirèlman lejè |
| Pèfòmans | Fòs espesifik nan 500 MPa·cm³ / g, prèske 10 fwa sa yo ki an asye, limyè ankò fò |
| Endistri | Reyalize 40% rediksyon pwa ak 25% ekonomi gaz; deja verifye sou Boeing 787 la ak BMW i3 |
| Reyalite | Konpayi tankou Shandong Tanfeng New Material ap pwodwi an mas-li pou itilizasyon endistriyèl |
"Lejètè" nanotub kabòn pa janm te jis yon senp nimewo ki ba{0}}dansite. Li se sou pote chay la pi gwo ak mas ki pi piti a, reyalize pèfòmans ki pi fò ak materyèl ki pi piti a, epi kreye efikasite ki pi wo a ak eleman ki pi lejè.
Lè Shandong Tanfeng New Material kontinyèlman "soufle" poud nwa sa a soti nan faktori li yo - poud ki pi lejè pase lè (nan eta li tapped) ankò pi fò pase asye - li siyal ke "lejè epòk la" nan mond lan materyèl te vrèman rive.