Nanocomposite ek polimerler, tamamlanmamış meslektaşlarının bu sentezini çok daha fazla endüstride, nano ölçekli dolguları geleneksel polimer matrislere dahil ederek, bu gelişmiş kompozitler, tamamlanmamış meslektaşlarının bu sentezini aşmaktadır.Bu, birden çok endüstride, havacılıktan tüketici elektroniklerine kadar yeni sınırlar açtı.

Nanocomposite Ekleition Polimerleri Nedir?

Nanocomposite ek polimerler, nanoparçacıklar tarafından oluşturulan özel bir kompozit malzeme sınıfıdır - en az 100 nanometreden daha az bir boyutla yapılır - ek polimerizasyondan elde edilen polimer matrisi ile birlikte.Ek polimerler eklendiğinde, nano dolum, politoksit, politoksit, politoksit, tek başına elde edilemeyen sinerjik özelliklerle birlikte elde edilemez.

Bu kompozitlerin arkasındaki temel ilke, yüksek yüzey alanı-to-volume nanopartiküllerin oranını ikiye katlıyor.Bu, 1990'larda bile, düşük yüklemelerde bile, örneğin, karbon siyahi ile takviye edilen yüksek çözünürlükte, nanotüplerin sadece yüzde 1-5 ağırlıkları ekleyerek, nanotüplerin (CNT) dahil olmak üzere nanotüplerin geniş bir dizisini kapsayacak şekilde, nanotüplü metaller ve metaller arasındaki bağlantı noktasıydı.

Polimer matrisinin seçimi kritiktir. Ekleition polimerler, işleme kolaylığı için tercih edilir, düşük maliyet ve kullanışlılık. Örneğin, ambalajda yaygın olarak kullanılır ve nanotlays ile bariyer özelliklerini geliştirmek için takviye edilebilir.

Materyal Güçlükteki Son Gelişmeler

Son araştırmalar nanopartikül türlerini, boyutları, yüzey kimyasını ve ek polimer matrisleri içinde üniformayı optimize etmeye odaklandı. Geleneksel yöntemler genellikle agglomeration ile ilgili mekanik performansı tehlikeye attı. Yüzeysel fonksiyonelleştirme ve işleme tekniklerindeki gelişmeler bu sınırlamaları aştı.

[FONT=0]Surface Fonksiyonelizasyon[[Dönetici 1], organik molekülleri Hidrofobik polimer matriks ile uyumluluk geliştirmek için nanoparçaklık yüzeylere zorlayan yüzeyleri içerir. Örneğin, silane darbe ajanları genellikle nanoparçacıkları ile birlikte, konfeksiyonel adlarını artırmak için kullanılır.

[FONT:0]In-situ polimerizasyon[[DÜT:1], moleküler düzeyde dağıtım elde etmek için güçlü bir teknik olarak ortaya çıktı.Bu yöntemde, nanopartiküller polimerizasyondan önce monomerik tabakalar dağıtılır ve ısınır.

Başka bir atılım, polimer matrix içinde dağıtılabilen mekanik bir takviye ağının kullanımıdır.[Dönetici:2).ACS Uygulamalı Malzemeler & Interfaces) poli(til methacryla birlikte grafikte dağıtılabilir ve sonra optik şeffaflığı korumak için güçlendirici bir ağ oluşturmakta fayda sağlar.

Nanopartiküllerin Türleri

  • [FONT=0)Graphene oksit[[[Dönetici:0)[[Dönetici:0)) – kutup polimerlerinde dağıtımları kolaylaştıran iki boyutlu bir malzeme.
  • [FONT=0)Carbon nanotüpler [Dönetici: 1 ) - Her iki tek duvarlı ve çok duvarlı CNTs, 50 GPa'yi aşan yüksek yönleri ve sert gücü sunar.
  • [FONT=0]Silica nanopartiküller[[DÜT:1) – Amorphous silik 10-50 nm çapındaki 10-50 nm, sıfır direnci ve modulusları, Adobe kaplamalarında maliyetle ve yaygın olarak mevcut.
  • [FONT:0)Clay nanokatmanlar[Dönetici: 1 ) – Montmorilloni ki, bireysel 1-nm-thick çarşaflarına eklendiğinde, gaz bariyer özelliklerini ve mekanik güçlendirmeyi geliştiren yollar yaratırlar.
  • [FONT=0) Metal oksit nanopartiküller[Dönem: 1) Alumina, titania ve çinko oksit UV bloke, antimik aktivite ve artmış sertlik için kullanılır. Örneğin, nano-alumina inpropilen aşınma direncini ikiye katlayabilir.

Incorporation

  • [FONT=0) Solution harmanlama[[[Dönetici: 1) – Nanopartiküller, çözünmüş polimerle birlikte bir çözücüde dağıtılır, çözücülü polimer ile birlikte, termoaporasyona izin verir. Bu yöntem iyi bir dağıtım sağlar, ancak uçucu organik bileşiklerin çıkarılmasını gerektirir, limitli ölçeklenebilirliği gerektirir.
  • [FONT:0]In-situ polimerizasyon[[Dönetici: 1 ) – Nanopartiküller monomerlerle karıştırılır ve polimerizasyon başlatılır. Bu yöntem, özellikle tabakalı silikler için en iyi dağılımı elde eder, çünkü polimer zincirleri tabakalar arasında karşılıklı olarak karıştırılır.
  • [FONT:0]Melt harmanlama[[Döneticiler) - Nanopartiküller ikiz-screwderers kullanarak mekanik olarak karıştırılır. Bu yaklaşım, mevcut işleme hatlarıyla basitleştirilmesi ve uyumluluk için endüstriyel olarak tercih edilir. Ancak, nanokatmanlar için aşırılık genellikle değiştirilmiş organoclays gerektirir.

Her yöntem, dağıtım kalitesi, işleme maliyetleri ve çevresel etkiler arasındaki ticarete sahiptir. Ultrasonik destekli karıştırma ve yüksek işitme makinesindeki son gelişmeler CNTs ve grafikene'nin ermiş kompozitlerde dağılımını geliştirdi.

Güç Geliştirmenin Arkasındaki Anahtar Mekanizmalar

Nanocomposite ek polimerlerde gözlemlenen materyal gücündeki dramatik gelişme, nano ölçekli çalışan birkaç farklı mekanizmadan ortaya çıkar. Bu mekanizmaları belirli uygulamalar için kompozitler tasarlarken anlama.

Yük Transfer ve Stres Dağıtımı

Nanocomposite sert strese maruz kaldığı zaman, sert nanopartiküller yük transferinin önemli bir kısmını taşırlar, polimer ve nanopartikül arasındaki güçlü interfacial bağları temeldir.Kimlik grupları aracılığıyla kimyasal bağlantılar% 1 wt yüklemesini engelleyen sağlam bir arayüz oluşturur. Örneğin, karbon nanotüpler karboxylic asit grupları ile işlevselleştirilmiş poliamidlerle eş zamanlı olarak bağlanabilir.

Yüksek yüzey nanopartiküller alanı da stresin daha büyük bir hacim üzerinde dağıtılması, aksi takdirde çatlakları başlatabilecek yerelleştirilmiş stres konsantrasyonlarını azaltılması anlamına gelir. Bu etki özellikle grafikene gibi iki boyutlu dolgularla telaffuz edilir, bu da büyük alanlarda çatlakları ayırt edebilir.

Crack Bridging ve Deflection

Nanopartiküller çatlakları köprüleyebilir, kırık yayılımı için ek bir direniş sağlayabilir. Elongated nanopartiküller gibi CNTs ve nanorods, çatlakları geçen nano ölçekli fiberler olarak hareket eder, onları çekmek veya kırmak için ekstra enerji gerektirir. Benzer şekilde, plaka benzeri nanoklaylar çatlakları parçacık-matrix arayüzü boyunca görmezden gelmek için bozulmalara neden olur, kırıklık için gerekli olan yolu uzun ve enerjiyi arttırır.

Bu mekanizma, polistyrene ve poli(til methacrylate) gibi sert polimerlerde kırıklığı geliştirmek için kritiktir. Araştırmalar, nanoparçacıkların% 3% ünü ekleyen ve dallama nedeniyle dört kat daha sertliği artırabilir.

Interfacial Bonding ve Hidrojen Bonding

Örneğin, nanokompozitlerde büyük interfacial alanı, değiştirilen polimer zinciri hareketliliği ile interfaksiyona yol açan hidroxyl grupları ile poliamidler (nylonlar) form hidrojen bağlar, bu interfaksiyonda mekanik özelliklere sahip olabilir.

Ayrıca nanopartiküller, yarı kristal polimerlerde polipropilen polimerlerde kristalizasyon sağlayabilir. Sonuçlar daha küçük ve daha fazla sayıda, yükseltgenme ve verim gücüdür. kristallik derecesi, nükleating ajanlar gibi 10-20% artırabilir.

Uygulamaları Across Industries

Nanocomposite ek polimerler ağırlık azaltımı, güç ve multi-işlevsellik gerekli olan uygulamaları talep eden uygulamalarda giderek artan kullanımlar bulur. Elektrik iletkenliği veya UV direnci gibi yapısal bütünlüğü birleştirebilme yeteneği onları çeşitli sektörler için cazip hale getirir.

Havacılık Uzay Uzay Uzay Uzay

Havacılıkta, ağırlık yakıt verimliliği ve ödeme kapasitesi için önemlidir. Karbon nanotüpürücüler, uçak kanat önde gelen kenarlarında, fuselage panellerinde ve iç bileşenlerde kullanılır. Bu malzemeler, karşılaştırılabilir güç korurken,% 20-30 kilo azaltımı sunar.

Bristol Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, ticari uçak onarımı ve montaj için kullanılan grafikleren katkılarını kullanarak nanocomposite yapıştırıcıları geliştirdiler.

Otomotiv Otomotiv Otomotiv Otomotiv

Otomotiv endüstrisi, nanokompozisyonlar için ek polimerleri, dış vücut panelleri, iç kesim ve alt bölme bileşenleri ile poliklays ile poliklays ve pano paneller için kullanılır, gelişmiş sertliğe sahip hafif sunar. Nano-silica katkı maddeleri daha uzun süre boyunca araç estetiklerini korur.

Enerji depolaması için, silik nanopartikülleri ile polizenfeksiyonlar daha yüksek termal stabilite ve kapatma performansı sağlar, elektrikli araçlarda güvenlik geliştirir. Ayrıca, CNT-reinforced kauçuklar, daha iyi yakıt ekonomisine katkıda bulunmak için lastiklerde kullanılır.

Elektronik Elektronik Elektronik Elektronik

Nanokompoitler ısı dağılımını yönetmedeyken elektronik bileşenleri kısaltmak için kritiktir. Polyimide filmlerini tam olarak yüklü polimerler için 0.2 W /m.

Gümüş nanotelörler veya poliurethane matrikslerinde CNTs kullanan nanokompozit nanokompozitler, mobil cihazlar için koruyucu olarak kullanılmaktadır.Bu kaplamalar 60 dB veya daha fazla 10 μm kalınlığında koruma sağlayabilir.

Ambalaj Ambalaj Ambalaj Ambalaj Ambalaj Ambalaj

Gıda ambalajında, pamuk katli nanokatmanları ile yapılan şeffaf nanokompozit filmleri dramatik olarak geliştirilmiş oksijen ve nem bariyerlerini genişletir.Bu, ağır alüminyum folyoları kullanmadan, ezilebilir ürünlerin raf ömrünü genişletir. gümüş veya çinko oksit gibi mikrobiyal nanoparçacıkların dahil edilmesi daha da bozulmayı engelleyebilir.

Endüstriyel ambalaj için, CNT-reinforced Atari kayış kasetleri, daha az malzeme ile ağır yüklerin güvenli bir şekilde yayılmasına izin vermek için, geleneksel kasetlerin çekme gücü on kata sahiptir.

Future Yol ve Challenges

Önemli ilerlemeye rağmen, nanocomposite ek polimerler tam ticari potansiyellerini elde etmeden önce birçok zorluk kalır. Anahtar sorunlar büyük ölçekli dağıtımlarda zorluk ve uzun vadeli dayanıklılık anlayışında güçlük çeker.

[FONT:0]Sustainable sentez[[DÜT:1) büyüyen bir önceliktir. Araştırmacılar, polikonik asit (PLA), camüloz nano kristalleri ile elde edilen hücrelerle takviye edilir ve geleneksel yöntemler kullanılarak işlenebilir.

[FONT:0) İleri karakterizasyon teknikleri [Dönetici:0) İleride elektron mikroskobu (TEM) ve X-ray, bilim insanları nanopartikül dağılımı ve arayüz dinamiklerini stres altında görselleştirmeye yardımcı oluyor. Bu bilgi, yüksek yüklemelerde bile üniforma dağıtma stratejilerinin tasarımını yönlendirmektir.

Yeni nanopartikül türleri de ortaya çıkıyor.ETHFLT:0)MXenes[DÜT:1) - iki boyutlu geçiş metalleri ve nitritler - mükemmel mekanik güç ve metal iletkenliği.]TELFLT:2 Siyah fosfor[Dört 3) nano tablolar kullanılabilir elektronik özellikler sağlar. ve FLT:4 Metal-organik çerçeveler (MOF)

Endüstriyel gücü kendi kendine özgü, biçim hafıza ile birleştiren veya algılama yetenekleri bir sınır alanıdır. Örneğin, araştırmacılar, uzay ve altyapıdaki kritik bileşenlerin ömrünü uzatabilir.

Nanomalzemeler için test protokolleri ve güvenlik değerlendirmeleri düzenleyici onay ve pazar kabul için gerekli olacaktır. Avrupa Birliği'nin REACH düzenlemeleri ve ABD EPA'nın ön teftiş bildirimleri zaten bazı yönleri ele alır, ancak nanokompozitlere daha net kurallar gereklidir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Nanocomposite ek polimerler, on yıl önce ulaşılamayan sert ve sert değerlere sahip.Tokate mühendislik, işleme teknikleri ve interfacial kimyası, on yıl önce ulaşılamayan sert ve sert değerlere sahiptir.Tokyom yapılarından daha uzun süre önce, bu kompozitler zaten somut bir etki yaratıyor.

İleriye devam etmek gerekirse, odak ölçeklenebilir, eko dostu üretim yöntemleri ve yeni nano dolum cihazlarının keşfi olacaktır. Polimer-nanopry etkileşimlerinin temel anlayışı derinleşirken, bir sonraki nanokomposite ek polimerleri, malzeme gücü ve işlevselliğinde mümkün olanın sınırlarını zorlayacaktır.

Daha fazla okuma için, nanokomünasyonlar üzerine kapsamlı bir incelemeyi dikkate alın:0)Wikipedia) .FONTS (D) tarafından ayrıntılı çalışmalar mevcuttur.