Новое эпоксидное соединение выигрывает от добавления графена

Coatings Today
29.01.2019 555

Ученые в Университете Райса (Хьюстон, штат Техас, США) создали новый эпоксидный состав для применения в электронике, объединив его с графеновой пеной для получения прочного токопроводящего композиционного материала.

По словам представителей университета, их эпоксидный состав, объединенный со сверхжесткой графеновой пеной, полученной в химической лаборатории профессора Джеймса Тура, оказался более прочным, чем чистая эпоксидная смола, и обладающим большей электропроводностью, чем другие эпоксидные композиты, при этом сохраняя низкую плотность. Они утверждают, что состав может улучшить характеристики используемых в настоящее время эпоксидных смол благодаря добавлению проводящих наполнителей.

Сама по себе эпоксидная смола является изолятором и зачастую используется в покрытиях, адгезивах, электронике, промышленных инструментах и конструкционных композитах. Металлические или углеродные наполнители часто добавляют для получения проводимости, например, при экранировании от электромагнитного поля. Однако наполнители обеспечивают проводимость, при этом добавляя вес и снижая прочность при сжатии, поэтому композит становится сложнее обрабатывать.

Чтобы справиться с этой проблемой, в Университете Райса решили заменить металлический или углеродный порошок на трехмерную пену, изготовленную из наноразмерных листов графена, форма углерода толщиной с атом. По новой схеме создается матрица из полиакрилонитрила (PAN), порошкообразной полимерной смолы, используемой в качестве источника углерода, которые смешиваются с никелевым порошком. Процесс состоит из четырех этапов: материалы подвергаются холодному прессованию, чтобы сделать их плотными, затем их нагревают в печи, чтобы получить из полиакрилонитрила графен, затем полученный материал проходит химическую обработку для удаления никеля, после чего используют вакуум, чтобы вытянуть эпоксидную смолу в получаемый пористый материал.

«Графеновая пена — это цельный материал, состоящий из нескольких слоев графена», — говорит Тур. «Таким образом, в действительности вся пена представляет собой одну большую молекулу. Когда эпоксидная смола попадает в пену и затвердевает, любой изгиб эпоксидной смолы в одном месте оказывает нагрузку на весь монолит в разных точках из-за включенной графеновой матрицы. В результате, вся структура становится жесткой».

 

 

Композиты в форме шайбы с 32% пены были немного более плотными, но их электропроводность составляла около 14 См/см. Пена не добавила существенного веса, но придала составу в семь раз больше прочности при сжатии по сравнению с чистой эпоксидной смолой. Простота сцепления с эпоксидным составом также способствовала стабилизации структуры графена. «Когда эпоксид проникает в графеновую пену и затвердевает, он оказывается заключенным в пустотах графеновой пены размером в несколько микрон», — говорит Тур.

Затем специалисты ввели многостеночные углеродные нанотрубки в графеновую пену. Нанотрубки действовали как стержневая арматура, соединяясь с графеном для образования композита, на 1,732% более жесткого, чем чистый эпоксид, и почти в три раза более электропроводного (примерно 41 См/см). По сведениям исследователей, это значение выше, чем у большинства эпоксидных составов с матрицами на данный момент.

Тур рассчитывает, что данный процесс будет использоваться в промышленных масштабах. «Для изготовления готового изделия нужна только достаточно большая печь», — говорит он. «Но для производства крупных металлических деталей методом холодного прессования с последующим нагревом они используются постоянно». Тур полагает, что материал может заменить углеродные композиционные смолы, применяемые для предварительной пропитки и армирования тканей, используемых в различных материалах.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Календарь Axalta на 2021 год – дань уважения богатой гоночной истории
Календарь Axalta на 2021 год – дань уважения богатой гоночной истории
Компания Axalta, ведущий мировой производитель жидких и порошковых покрытий, заставила биться чаще сердца всех фанатов…
Coatings Today
01.02.2021
249
Легковесные запчасти Audi
Легковесные запчасти Audi
Полимерный материал (формовочная композиция) из соединения углеродного волокна с эпоксидной смолой Hexcel был использован в…
Coatings Today
06.07.2018
310
Нанокомпозиционные материалы для защиты объектов культурного наследия
Нанокомпозиционные материалы для защиты объектов культурного наследия
В новом исследовании описывается синтез нанокомпозиционного защитного покрытия на основе Ag-TiO2/полидиметилсилоксана и его использование в…
Coatings Today
19.10.2021
143
Утечка на атомной станции
Утечка на атомной станции
Было обнаружено, что радиоактивный уран протекает через пол на атомной станции Westinghouse в штате Южная…
Coatings Today
27.07.2018
379
Cromax – всегда в курсе самых актуальных цветовых трендов
Cromax – всегда в курсе самых актуальных цветовых трендов
Наиболее популярными цветами автомобилей в мире в настоящее время остаются белый, серый и черный. И…
Coatings Today
07.06.2021
211
Новый конструкционный клей с повышенной термостойкостью
Новый конструкционный клей с повышенной термостойкостью
Компания Delo разработала клей с исключительно высокой прочностью при высоких температурах. Его прочность достигает 20…
Coatings Today
04.05.2021
210
Пултрузионные композиты для железных дорог
Пултрузионные композиты для железных дорог
Согласно новому докладу Европейской ассоциации технологий пултрузии (EPTA), использование композитов, изготовленных пултрузией, будет расти. Пултрузия…
Coatings Today
02.10.2018
318
Травильное средство для чистки убирает ржавчину, окисную окалину на стали
Травильное средство для чистки убирает ржавчину, окисную окалину на стали
Очиститель металла Bonderite C-IC 182C от Henkel подходит как для            горячекатаной стали, так и…
Coatings Today
26.04.2018
282
Технология 3D-печати способна повысить прочность
Технология 3D-печати способна повысить прочность
Технология 3D-печати, разработанная в Бирмингемском университете Великобритании, Стокгольмском университете Швеции и Чжэцзянском университете, смогла достичь…
Coatings Today
01.02.2018
265