中國粉體網(wǎng)訊  碳納米管可看作是由石墨烯卷起來直徑只有幾納米的微管，按照層數(shù)來分類，可分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。

由于尺寸的減小和表面狀態(tài)的改變，碳納米管可表現(xiàn)出納米材料的一些固有性能，加上其特有的螺旋結(jié)構(gòu)，具有良好的力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)性能。這些獨有的特性使碳納米管在鋰電池的應(yīng)用上也大展拳腳。

碳納米管部分應(yīng)用簡介

（1）儲氫材料

碳納米管(CNTs)管道結(jié)構(gòu)以及多壁碳納米管(MWCNTs)之間的類石墨層空隙，因此碳納米管(CNTs)能夠成為很有潛力的儲氫材料。

（2）催化劑載體

碳納米管(CNTs)能夠使體系的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的改變，因此表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng)。碳納米管(CNTs)擔(dān)載催化劑后能夠極大地提高催化劑的選擇性和活性。

（3）負(fù)極材料

由于層間距為0.34nm的碳納米管大于層間距為0.335nm的石墨，使碳納米管有利于鋰離子的嵌入與遷出。當(dāng)碳納米管(CNTs)摻雜石墨時能夠提高石墨負(fù)極的導(dǎo)電性，從而消除極化。

（4）環(huán)保應(yīng)用

由于碳納米管(CNTs)具有比表面積大，再生性能好以及重復(fù)利用的特點，碳納米管可以用作凈水劑，能去除水中的細(xì)菌和懸浮物，其吸附能力是普通凈水劑的10-20倍。

OCSiAl與單壁碳納米管

單壁碳納米管，常被稱為“改變未來的神奇材料”，只需添加千分之一甚至萬分之一，即可顯著改善材料的性能。單壁碳納米管的特性是超級強韌、高導(dǎo)電，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、建筑、礦業(yè)、電子和交通行業(yè)。

OCSiAl是全球首家量產(chǎn)工業(yè)化應(yīng)用單壁碳納米管的公司，2014年開始進入市場，當(dāng)時OCSiAl以低于市場價75倍的價格，為客戶供應(yīng)單壁碳納米管，使得碳納米管材料易于被許多行業(yè)所接受。

OCSiAl Hong Kong總裁Grigory Gurevich說：“單壁碳納米管由一種特殊結(jié)構(gòu)的碳聚集組合起來，可以給許多不同材料帶來奇異的性能改善，例如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及其他一些物理特性�？梢哉f這是它的主要特點，所以它是一種多用途添加劑，適用于許多不同物質(zhì)�！�

如OCSiAl在鋰電行業(yè)推出的單壁碳納米管產(chǎn)品，即TUBALL™FOIL，一位OCSiAl客戶分享了自己的使用感受：“TUBALL™FOIL的電阻小于與其最有可比性的碳涂層箔的電阻。厚度大幅減小提高了電池的能量密度。同樣重要的是，我們在焊接極耳過程中沒有遇到任何問題。”

單壁碳納米管實現(xiàn)塑料導(dǎo)電

而在近日，全球最大的單壁碳納米管生產(chǎn)商OCSiAl，將單壁碳納米管應(yīng)用于生產(chǎn)高性能導(dǎo)電塑料，以及抗靜電、透明的包裝材料，目前已經(jīng)取得了很多成功案例。

單壁碳納米管作為基礎(chǔ)材料改性的高級添加劑，主要優(yōu)勢在于：優(yōu)異的導(dǎo)電性和重量比（跟銅一樣導(dǎo)電，但比銅輕5倍），耐高溫性能（高達1000°C）和高強度（比鋼強100倍）。添加量可低至0.01%的單壁碳納米管，可使制造商在生產(chǎn)終端產(chǎn)品時，降低原材料成本，從而降低了產(chǎn)品價格。

OCSiAl及其合作伙伴，將單壁碳納米管應(yīng)用于主要的熱塑性復(fù)合物中已取得了成功，包括：溫室聚乙烯薄膜、抗靜電聚酰胺、滾塑容器、PVC塑料溶膠等。只需添加0.002%—0.1%的單壁碳納米管，即可實現(xiàn)均勻穩(wěn)定的導(dǎo)電性，同時可以保持塑料的高透明度、飽和色彩和優(yōu)異的機械性能。

其合作伙伴金發(fā)科技股份有限公司的高級研發(fā)工程師趙體鵬博士說：“在改性塑料的應(yīng)用中，我們主要是利用單壁碳納米管的電性能，給我們增加一些功能性。單壁碳納米管本身的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能都非常好，它可以實現(xiàn)非常小的添加量，即可達到我們想要的功能。”

當(dāng)單壁碳納米管應(yīng)用于塑料領(lǐng)域，終端用戶和高科技產(chǎn)品制造商一直擔(dān)心的問題是在材料損壞過程中微顆粒的釋放。針對于此，世界上最大的單壁碳納米管的制造商OCSiAl發(fā)起了一項有關(guān)單壁碳納米管在材料基質(zhì)中移動的健康和安全測試。

這項測試由歐洲領(lǐng)先的獨立研究和技術(shù)組織VITO操作，實驗內(nèi)容是在測試室內(nèi)對無添加劑和添加了TUBALL™的環(huán)氧樹脂、聚乙烯和橡膠材料進行模擬實驗，捕捉任意釋放的懸浮微粒，并用TEM顯微鏡進行測量。

TEM顯微鏡的分析結(jié)果顯示，在鉆孔和耐磨測試中，沒有發(fā)現(xiàn)任何獨立的或突出的單壁碳納米管。另一個重要的發(fā)現(xiàn)是，與無添加劑的材料相比，添加了TUBALL™納米增強的材料所釋放出的納米級顆粒數(shù)量，根據(jù)材料的類型計算，減少量高達35%。這又一次證明了單壁碳納米管的粘合能力：其所形成的三維納米管網(wǎng)絡(luò)能夠極大地強化材料的結(jié)構(gòu)。

結(jié)語

作為一個嶄新的前沿材料，碳納米管產(chǎn)業(yè)化過程正在不斷推進，應(yīng)當(dāng)注意到，與傳統(tǒng)大量化學(xué)品相比，碳納米管距離大規(guī)模應(yīng)用（百萬噸量級)還很遙遠(yuǎn)，其宏量制備的科學(xué)原理和工程基礎(chǔ)正從多學(xué)科交叉角度進一步深入，以望在可持續(xù)社會發(fā)展中扮演越來越重要的角色。

碳納米管是一個兼具學(xué)術(shù)性、產(chǎn)業(yè)前沿性及未來實用性的領(lǐng)域，值得花費更多的時間和精力，在下一個10年帶來產(chǎn)業(yè)化的碩果。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/漫道）

參考來源

張強等.碳納米管的宏量制備及產(chǎn)業(yè)化

艾邦高分子.單壁碳納米管廠商OCSiAl建立上海技術(shù)中心，推動高性能導(dǎo)電塑料應(yīng)用

每經(jīng)網(wǎng).單壁碳納米管生產(chǎn)商OCSiAl榮登獨角獸企業(yè)榜單

高工鋰電網(wǎng)、有機硅、OCSiAl官網(wǎng)