纳米复合薄膜

作者:信息管理部来源:新材料与产业技术北京研究院

课题介绍

炭黑、石墨、碳纤维等碳材料填充的有机材料在当今社会中应用相当广泛。而同样是碳材料,碳纳米管(CNT)尽管力学、电学、光学等方面性能优异,却难以实现工业化应用。聚四氟乙烯(PTFE)是一种性能优异的热塑性有机材料,它能够抵抗几乎所有化学试剂的侵蚀,可以在很宽的温度范围内加工并保持性能的稳定。碳材料和PTFE的复合有望满足对材料性能日益增长的需求,尤其是导热、导电,机械行为,电磁屏蔽等方面。目前市场上已经推出商品化的炭黑或石墨与PTFE复合的材料,但依然没有CNT的身影。本课题的主要目标是,结合我院自有的碳纳米管分散技术,研发制备CNT/PTFE纳米复合材料,并针对该类新材料的优异性能开发其应用。

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研究成果及产品

1.CNT/PTFE纳米复合膜

CNT基聚合物复合材料涉及到的关键问题之一是改善CNT的分散性。目前针对CNT分散技术研究有很多,我院自主研发的CNT纳米分散技术及生产线为CNT/PTFE复合材料的制备提供了高品质的原料,而CNT原料的分散性良好是其在PTFE中分散良好的一个重要前提之一。通过一定的混料及加工工艺,我们成功制备了PTFE树脂为基体、CNT为填料的CNT填充改性的复合膜,其各项参数如下:

2.CNT/PTFE复合粉料

利用CNT/PTFE复合粉料模压烧结的方法可以制备各种板材、棒材及制件,与纯PTFE做成的制件相比,这种新材料有望表现出以下潜在性能:

l   导电,抗静电:CNT在PTFE中形成导电网络;而纯PTFE是绝缘体

l   耐磨损性提高:填充CNT后,材料的磨损情况有所改善

l   刚度和表面硬度增加

l   导热性能提高

潜在应用领域:

l  在高温高压的严苛环境中使用,比如深海采油

l  可替代那些因静电腐蚀而使用寿命减短的纯PTFE制件

l  有望应用于石油化工、新能源等领域

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