Новое эпоксидное соединение выигрывает от добавления графена

Coatings Today
29.01.2019 487

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

Радиационное сшивание материала пигментированных покрытий
Радиационное сшивание материала пигментированных покрытий
Исследование описывает радиационное сшивание материала пигментированного покрытия, которое обеспечивает глубокое отверждение и предотвращает кислородное ингибирование.…
Coatings Today
25.10.2020
152
Полуавтоматический, ручной шлифовальный и полировальный станок
Полуавтоматический, ручной шлифовальный и полировальный станок
Полуавтоматический и ручной шлифовальный и полировальный станок EcoMet 30 предназначен для использования в таких областях,…
Coatings Today
07.04.2019
354
Водорастворимые гигиенические покрытия на основе самосшивающегося акрилового латекса
Водорастворимые гигиенические покрытия на основе самосшивающегося акрилового латекса
Новая работа посвящена изготовлению экологически чистых гигиенических покрытий на основе акрилового латекса с включением неорганических…
Coatings Today
10.11.2020
277
Ford расширяет деятельность по сборке двигателя на заводе Struandale
Ford расширяет деятельность по сборке двигателя на заводе Struandale
Южноафриканское подразделение компании Ford Motor Company of Southern Africa (FMCSA) расширяет свою деятельность на моторном…
Coatings Today
24.06.2018
406
Сверхгидрофобные покрытия из полидиметилсилоксана и воска
Сверхгидрофобные покрытия из полидиметилсилоксана и воска
Недавно ученые сообщили о создании суспензионного композиционного покрытия из биологически совместимого карнаубского воска и полидиметилсилоксана…
Coatings Today
05.11.2019
330
Процесс Colloy A-Z-N 300 решает проблемы
Процесс Colloy A-Z-N 300 решает проблемы
Компания Columbia Chemical разработала новый кислотный процесс нанесения цинк-никелевых покрытий Colloy A-Z-N 300, соответствующий растущим…
Coatings Today
18.09.2019
294
Солнечно-электрический самолет StratoAirNet компании Bye Aerospace совершил первый полёт
Солнечно-электрический самолет StratoAirNet компании Bye Aerospace совершил первый полёт
Компания-производитель самолетов Bye Aerospace (Денвер, штат Колорадо, США) 20 августа объявила об успешном завершении первого…
Coatings Today
21.08.2018
234
ПРЕСС-РЕЛИЗ ПТЯ — 2019
ПРЕСС-РЕЛИЗ ПТЯ — 2019
Станьте частью одного из главных промышленных мероприятий 2019 года 12–14 марта 2019 года Петербургская техническая…
Coatings Today
04.12.2018
255
Массивы нановолокон, навеянные лапами гекконов, создадут светоизлучающие покрытия
Массивы нановолокон, навеянные лапами гекконов, создадут светоизлучающие покрытия
Анн-Арбор, штат Мичеган – Вдохновившись исключительными характеристиками шерсти полярного медведя, листьев лотоса и лапами гекконов,…
Coatings Today
01.04.2019
338