中國(guó)粉體網(wǎng)訊  碳納米管可看作是由石墨烯卷起來直徑只有幾納米的微管，按照層數(shù)來分類，可分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。

由于尺寸的減小和表面狀態(tài)的改變，碳納米管可表現(xiàn)出納米材料的一些固有性能，加上其特有的螺旋結(jié)構(gòu)，具有良好的力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)性能。這些獨(dú)有的特性使碳納米管在鋰電池的應(yīng)用上也大展拳腳。

碳納米管部分應(yīng)用簡(jiǎn)介

（1）儲(chǔ)氫材料

碳納米管(CNTs)管道結(jié)構(gòu)以及多壁碳納米管(MWCNTs)之間的類石墨層空隙，因此碳納米管(CNTs)能夠成為很有潛力的儲(chǔ)氫材料。

（2）催化劑載體

碳納米管(CNTs)能夠使體系的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的改變，因此表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng)。碳納米管(CNTs)擔(dān)載催化劑后能夠極大地提高催化劑的選擇性和活性。

（3）負(fù)極材料

由于層間距為0.34nm的碳納米管大于層間距為0.335nm的石墨，使碳納米管有利于鋰離子的嵌入與遷出。當(dāng)碳納米管(CNTs)摻雜石墨時(shí)能夠提高石墨負(fù)極的導(dǎo)電性，從而消除極化。

（4）環(huán)保應(yīng)用

由于碳納米管(CNTs)具有比表面積大，再生性能好以及重復(fù)利用的特點(diǎn)，碳納米管可以用作凈水劑，能去除水中的細(xì)菌和懸浮物，其吸附能力是普通凈水劑的10-20倍。

OCSiAl與單壁碳納米管

單壁碳納米管，常被稱為“改變未來的神奇材料”，只需添加千分之一甚至萬分之一，即可顯著改善材料的性能。單壁碳納米管的特性是超級(jí)強(qiáng)韌、高導(dǎo)電，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、建筑、礦業(yè)、電子和交通行業(yè)。

OCSiAl是全球首家量產(chǎn)工業(yè)化應(yīng)用單壁碳納米管的公司，2014年開始進(jìn)入市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)OCSiAl以低于市場(chǎng)價(jià)75倍的價(jià)格，為客戶供應(yīng)單壁碳納米管，使得碳納米管材料易于被許多行業(yè)所接受。

OCSiAl Hong Kong總裁Grigory Gurevich說：“單壁碳納米管由一種特殊結(jié)構(gòu)的碳聚集組合起來，可以給許多不同材料帶來奇異的性能改善，例如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及其他一些物理特性�？梢哉f這是它的主要特點(diǎn)，所以它是一種多用途添加劑，適用于許多不同物質(zhì)。”

如OCSiAl在鋰電行業(yè)推出的單壁碳納米管產(chǎn)品，即TUBALL™FOIL，一位OCSiAl客戶分享了自己的使用感受：“TUBALL™FOIL的電阻小于與其最有可比性的碳涂層箔的電阻。厚度大幅減小提高了電池的能量密度。同樣重要的是，我們?cè)诤附訕O耳過程中沒有遇到任何問題�！�

單壁碳納米管實(shí)現(xiàn)塑料導(dǎo)電

而在近日，全球最大的單壁碳納米管生產(chǎn)商OCSiAl，將單壁碳納米管應(yīng)用于生產(chǎn)高性能導(dǎo)電塑料，以及抗靜電、透明的包裝材料，目前已經(jīng)取得了很多成功案例。

單壁碳納米管作為基礎(chǔ)材料改性的高級(jí)添加劑，主要優(yōu)勢(shì)在于：優(yōu)異的導(dǎo)電性和重量比（跟銅一樣導(dǎo)電，但比銅輕5倍），耐高溫性能（高達(dá)1000°C）和高強(qiáng)度（比鋼強(qiáng)100倍）。添加量可低至0.01%的單壁碳納米管，可使制造商在生產(chǎn)終端產(chǎn)品時(shí)，降低原材料成本，從而降低了產(chǎn)品價(jià)格。

OCSiAl及其合作伙伴，將單壁碳納米管應(yīng)用于主要的熱塑性復(fù)合物中已取得了成功，包括：溫室聚乙烯薄膜、抗靜電聚酰胺、滾塑容器、PVC塑料溶膠等。只需添加0.002%—0.1%的單壁碳納米管，即可實(shí)現(xiàn)均勻穩(wěn)定的導(dǎo)電性，同時(shí)可以保持塑料的高透明度、飽和色彩和優(yōu)異的機(jī)械性能。

其合作伙伴金發(fā)科技股份有限公司的高級(jí)研發(fā)工程師趙體鵬博士說：“在改性塑料的應(yīng)用中，我們主要是利用單壁碳納米管的電性能，給我們?cè)黾右恍┕δ苄�。單壁碳納米管本身的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能都非常好，它可以實(shí)現(xiàn)非常小的添加量，即可達(dá)到我們想要的功能�！�

當(dāng)單壁碳納米管應(yīng)用于塑料領(lǐng)域，終端用戶和高科技產(chǎn)品制造商一直擔(dān)心的問題是在材料損壞過程中微顆粒的釋放。針對(duì)于此，世界上最大的單壁碳納米管的制造商OCSiAl發(fā)起了一項(xiàng)有關(guān)單壁碳納米管在材料基質(zhì)中移動(dòng)的健康和安全測(cè)試。

這項(xiàng)測(cè)試由歐洲領(lǐng)先的獨(dú)立研究和技術(shù)組織VITO操作，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是在測(cè)試室內(nèi)對(duì)無添加劑和添加了TUBALL™的環(huán)氧樹脂、聚乙烯和橡膠材料進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，捕捉任意釋放的懸浮微粒，并用TEM顯微鏡進(jìn)行測(cè)量。

TEM顯微鏡的分析結(jié)果顯示，在鉆孔和耐磨測(cè)試中，沒有發(fā)現(xiàn)任何獨(dú)立的或突出的單壁碳納米管。另一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是，與無添加劑的材料相比，添加了TUBALL™納米增強(qiáng)的材料所釋放出的納米級(jí)顆粒數(shù)量，根據(jù)材料的類型計(jì)算，減少量高達(dá)35%。這又一次證明了單壁碳納米管的粘合能力：其所形成的三維納米管網(wǎng)絡(luò)能夠極大地強(qiáng)化材料的結(jié)構(gòu)。

結(jié)語(yǔ)

作為一個(gè)嶄新的前沿材料，碳納米管產(chǎn)業(yè)化過程正在不斷推進(jìn)，應(yīng)當(dāng)注意到，與傳統(tǒng)大量化學(xué)品相比，碳納米管距離大規(guī)模應(yīng)用（百萬噸量級(jí))還很遙遠(yuǎn)，其宏量制備的科學(xué)原理和工程基礎(chǔ)正從多學(xué)科交叉角度進(jìn)一步深入，以望在可持續(xù)社會(huì)發(fā)展中扮演越來越重要的角色。

碳納米管是一個(gè)兼具學(xué)術(shù)性、產(chǎn)業(yè)前沿性及未來實(shí)用性的領(lǐng)域，值得花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，在下一個(gè)10年帶來產(chǎn)業(yè)化的碩果。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/漫道）

參考來源

張強(qiáng)等.碳納米管的宏量制備及產(chǎn)業(yè)化

艾邦高分子.單壁碳納米管廠商OCSiAl建立上海技術(shù)中心，推動(dòng)高性能導(dǎo)電塑料應(yīng)用

每經(jīng)網(wǎng).單壁碳納米管生產(chǎn)商OCSiAl榮登獨(dú)角獸企業(yè)榜單

高工鋰電網(wǎng)、有機(jī)硅、OCSiAl官網(wǎng)