Новое эпоксидное соединение выигрывает от добавления графена

Coatings Today
29.01.2019 585

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

Axalta подписала долгосрочный договор о сотрудничестве с TOYOTA GAZOO Racing Europe
Axalta подписала долгосрочный договор о сотрудничестве с TOYOTA GAZOO Racing Europe
Axalta предоставит лакокрасочные материалы для окраски гоночных автомобилей и оборудования. Компания Axalta (NYSE: AXTA), ведущий…
Coatings Today
12.04.2021
211
Инженеры исследуют новые формы для более длинных мостов
Инженеры исследуют новые формы для более длинных мостов
Исследователи из Университета Шеффилда, работающие в сотрудничестве с командой из Университета Брунеля в Лондоне, недавно…
Coatings Today
04.10.2018
349
Новые полимеры на основе растительных масел в качестве связующих для художественных красок
Новые полимеры на основе растительных масел в качестве связующих для художественных красок
Поливинилэфиры на основе растительных масел были синтезированы и исследованы на предмет возможной замены льняного масла…
21.02.2022
543
Противогрибковое покрытие на основе микрокапсул с эфирным маслом
Противогрибковое покрытие на основе микрокапсул с эфирным маслом
Целью недавней работы была разработка экологически чистого покрытия на водной основе, в состав которого входили…
Coatings Today
06.05.2021
214
Solvay поставляет материалы для аддитивного производства
Solvay поставляет материалы для аддитивного производства
Компания Delta Equipement, французский поставщик технологий автоматизации производства, робототехники и аддитивных технологий, вместе с компанией…
Coatings Today
20.06.2018
291
«Спирит АэроСистемс» разрабатывает новые технологии.
«Спирит АэроСистемс» разрабатывает новые технологии.
Компания «Спирит АэроСистемс» заявила о внедрении сложной передовой технологии – литьевого прессования полимера (RTM) –…
Coatings Today
18.09.2017
392
Снижение адгезии льда к твердым поверхностям
Снижение адгезии льда к твердым поверхностям
В рамках исследования изучали использование нового метода фильтрации для оценки рельефа покрытия
01.06.2023
106
Rhinogroove – идеально для отрезания и нарезки канавок
Rhinogroove – идеально для отрезания и нарезки канавок
Компания Taegutec, занимающаяся производством фрезерных режущих инструментов, расширила ассортимент линейки Rhinogroove, добавив 4 и 5…
Coatings Today
26.07.2018
353
Магнитная технология удаляет PFAS из воды
Магнитная технология удаляет PFAS из воды
Разработан новый метод удаления пер- и полифторалкильных веществ (PFAS) из загрязненной воды
01.03.2023
115