カーボンナノチューブ分散後の沈降と性能低下をどうするか?

多くのエンジニアは、配合時に髪の毛が引っ張られる問題に遭遇します。{0}カーボン ナノチューブを苦労して分散させた後、わずか数日間放置すると底に沈んでしまいます。{0}または、システムにそれらを追加すると、導電性と機械的強化の効果が大幅に減少します。カーボンナノチューブ分散後の沈降や性能低下をどうするか？これは高価な材料費を無駄にするだけでなく、プロジェクトの進行を直接遅らせます。

1. まず理解してください: カーボン ナノチューブはなぜ沈降して崩壊するのでしょうか?

カーボン ナノチューブ分散後の沈降と性能低下の根本的な理由は、チューブ間の強いファンデルワールス力です。これにより凝集が引き起こされ、一次元の導電ネットワークが破壊され、抵抗率の増加とスラリーの層化が引き起こされます。{0}}

カーボン ナノチューブのアスペクト比は数千、さらには数万にも達し、比表面積が非常に大きくなります。当然、管間には非常に強いファンデルワールス力が発生します。分散中に、外力によって CNT ネットワークが「開く」が、力が取り除かれると、チューブは再び「集まる」傾向があります。

このプロセスにより、問題の連鎖反応が引き起こされます。

沈降:凝集物は重力によって沈み、スラリーの層状化を引き起こします。

パフォーマンスの低下:一次元の導電ネットワークが破壊され、抵抗率が回復します（構造欠陥が増加し、IG/ID 値が減少します）。-

使用上の困難:スラリーのレオロジーが低下し、塗布ムラが発生します。

要するに、カーボン ナノチューブは「集まって集まるように生まれてきた」のですが、必要なのはそれらが「独立して機能する」ことです - これがすべての問題の根源です。

2. 分散プロセスはどのように選択すればよいですか?ボールミリングと超音波処理 - 答えはここにあります

ボールミル粉砕は、カーボン ナノチューブの構造的完全性を維持する点で超音波処理よりも優れており、その結果、抵抗率が低くなります。また、「最適分散時点」が存在します - スラリーの安定性は、6 時間のボールミル粉砕または 3 時間の超音波処理で最高になります。

2025 年に出版された体系的な研究マテリアルレポート明確な答えを出しました。

研究者らは、5 wt% の油ベースのカーボン ナノチューブ導電性スラリーを調製するために、ボールミル粉砕と超音波処理という 2 つの物理的分散方法を比較しました。主要なデータは次のとおりです。

ボールミリング条件下では、カーボン ナノチューブの一次元管状構造がよりよく維持され、構造欠陥が少なく、抵抗率が低くなり、その結果、スラリーの導電性が優れたものになります。{0}

分散時間は長い方が常に良いというわけではないことに注意してください。- 6 時間のボールミル処理と 3 時間の超音波処理で吸光度の低下速度が最も遅くなり、最適な分散時間枠が存在することがわかります。過度の分散は、代わりにチューブの構造を破壊し、再凝集を促進する可能性があります。-

運用に関する推奨事項:6-8 時間の制御時間を使用してボールミル粉砕を優先します。超音波処理を使用する場合は、再凝集を引き起こす可能性のある温度上昇を防ぐために、3 時間以内に保ち、循環冷却を使用してください。

3. 分散剤の選び方は？適切なものを使用すると、10 か月以上安定した状態を維持できます

分散剤はカーボン ナノチューブの長期安定性を決定する鍵となります。{0}カチオン性 (HTAB) および非イオン性 (OP) の分散剤が最も効果的です。多層カーボン ナノチューブ用の特殊な分散剤を 20{5}}100% 添加すると、粘度が大幅に低下し、沈降を防ぐことができます。

分散剤がなければ、界面活性剤がなければカーボン ナノチューブ懸濁液は - を安定させることができず、安定したナノ流体を調製することは不可能です。

系統的な研究では、さまざまな界面活性剤の分散効果を比較しました。

-非イオン性 OP とカチオン性 HTAB は最高の分散効果を示し、安定性は 10 か月以上持続します。

カチオン性分散剤 HTAB は、質量濃度が 1 g/L を超えるとカーボンナノチューブの表面電位が最大となり、静電反発力が引力電位を大きく上回り、最高の安定性が得られます。 HTAB は、スラリー粘度を低下させ、固形分を増加させながら、カーボン ナノチューブの凝集を効果的に抑制します。

専用の分散剤により、より正確な選択が可能になります。水-ベースの多層カーボン ナノチューブ スラリーの場合、多層 CNT 質量の 20{3}}100%（単層 CNT の場合は 100～200%）の添加量（固形分）（固形分）で専用の分散剤を使用すると、粘度が大幅に低下し、流動性が向上し、沈降が減少します。凝集。

運用に関する推奨事項:水ベースのシステムの場合、非イオン性 OP または陽イオン性 HTAB が第一選択です。-投与量は実験的に最適化する必要があります (過剰になると逆に安定性が低下する可能性があります)。油-ベースのシステムの場合は、NMP などの溶媒と互換性のある特殊な分散剤を選択してください。

4. 根本的な解決策：原材料からの品質管理

高{0}}純度、低-金属不純物-、バッチ安定なカーボン ナノチューブ原料は、分散後の長期安定性のための「生来の遺伝子」です。-

どんなに優れた分散プロセスや分散剤を使用しても、品質が不安定な CNT 原料を保存することはできません。不純物 (特に残留金属触媒) はチューブの酸化と構造劣化を促進しますが、直径分布が広いチューブは不均一な凝集を起こしやすくなります。

Shandong Tanfeng New Materials Technology Co., Ltd. の中核となる製品の利点は、これらのニーズに正確に応えます。

Shandong Tanfeng New Materials は、現場での改質技術と成熟した事前分散ペースト プロセスにより、「粉末を購入してもうまく使用できない」という問題を根本的に解決し、競争力の高いソース メーカーとなっています。{0}{1}

-成長端でのその場での修正。本質的に分散しやすい:Shandong Tanfeng は、CVD 合成段階で特別な触媒と炭素源制御を導入しています。合成されたカーボン ナノチューブは本質的に中程度の表面官能基を有しており、チューブ壁の欠陥は少ないものの、チューブ間の相互作用が比較的減少しているため、ソースからの分散後の凝集の傾向が緩和されます。-

カスタマイズされた事前分散ペースト、すぐに使用可能:{0}Tanfeng New Materials は粉末を販売するだけでなく、NMP（リチウム電池システム）、水ベースのシステム、エポキシ樹脂システム向けに深く最適化されたカーボン ナノチューブ導電性ペーストも提供しています。{0}これらのペーストは、厳密な配合検証と穏やかな多段階分散プロセスを経ており、長期間放置しても激しい沈降はなく、アスペクト比保持率は 90% を超えています。-

アンチエイジング減衰テスト:{0}出荷されるカーボン ナノチューブ ペーストの各バッチは、高温ベーキング (60 度 /7 日間) と凍結融解サイクル テストに合格する必要があります。{0}{3}これにより、極端な条件下でも再粗大化や沈殿が起こらず、性能の低下が最小限に抑えられます。{4}

Tanjfeng New Materials の製品ラインは、単層カーボン ナノチューブと多層カーボン ナノチューブの両方をカバーしており、その純度は業界をリードするレベルに達しています。{2}複数の TF シリーズ カーボン ナノチューブが用意されており、さまざまな分散システムやプロセス要件に適応します。

「沈下防止と腐敗防止」ソリューションを理解するための 1 つの表

カーボン ナノチューブ分散後の沈降と性能低下は「先天的」問題ですが、適切な分散プロセスを選択し（ボールミル粉砕 6-8 時間）、適切な分散剤（OP/HTAB/特殊）を使用し、高品質の原料（Tanjfeng New Materials 純度 98% 以上シリーズ）を利用するという「後天的な」努力によって解決できます。-これら 3 つの要素が連携して、カーボン ナノチューブ スラリーが「しっかりと安定し、腐敗しない」ことを保証します。専門のカーボン ナノチューブ メーカーである Shandong Tanfeng New Materials は、その場での修飾と成熟した事前分散ペースト技術により、分散の心配を排除するワンストップ ソリューションを提供し、製品の歩留まりを向上させるための信頼できるパートナーとなっています。-