HDPlas™技术使用功能化纳米颗粒实现预浸料防雷功能一体化
发布日期:2021-08-02 作者:大连义邦科技 浏览数:9184
石墨烯材料在其他基体中难以均匀分散,难于与其他材料相容是制约其大规模发展的技术难题。
多年来人们经过不断的探索,已发现制约石墨烯技术发展的几个方向,如石墨烯需要降低分子间的范德华力。主要方法是增加石墨烯层数,但单层石墨烯的尺寸还不到1纳米,比表面积太大很容易聚集,一般尺寸达到10层(5纳米)以上范德华力才会减弱一些,添加到复合材料中才可以分散。但是要达到10层以上,就已经成为石墨烯片了,很多改性作用完全发挥不出来。
其次由于石墨烯其特殊的结构,如石墨烯典型的片状结构,在复合过程中很容易造成片状结构褶皱,产生团状现象,并破坏了片状结构的特性。
所以石墨烯材料分子结构上官能团成分很少,目前制约石墨烯应用最大的瓶颈为分散性,为了提高其分散性,Haydale人员经过多年研发,利用HDPlas™技术使用功能化纳米颗粒实现预浸料防雷功能一体化。
HDPlas™技术采用等离子体反应器, 横截面是一个转筒,中间圆心部分是中心电极,可以产生等离子体,加入所需要的化学基团,和先进的纳米材料,设置所需要的温度和压力,从而制备防雷功能一体化的石墨烯导电增强填料。
HDPlas™功能化工艺的测试结果,最上面是纯的环氧树脂片,左下方是添加了0.5%质量百分比的没有经过功能化工艺处理的碳纳米管到环氧树脂片基材中,结果出现了团聚的现象,分散效果不理想,并且对基材环氧树脂片的热学,电学,和力学性能都没有提升。右下方是添加了同样质量百分比0.5%,但是经过了HDPlas™功能化工艺处理的碳纳米管添加到环氧树脂片中,分散效果特别理想,并且对环氧树脂片的热学,电学,力学(强度和刚度)都有所提升。
第二组测试
同时把纳米粒子分别放入两个容器中,沉积3个小时后的效果图。左边的容器添加了没有经过处理的纳米粒子到容器中,3个小时后,纳米粒子沉积到容器的底部;右边的容器是添加了经过HDPlas™功能化工艺处理的纳米粒子到容器中,经过3个小时后,纳米粒子仍然均匀有效的分散在整个容器内部。
通过 Haydale 独有的专利技术 HDPlas™实现了功能化纳米颗粒应用,将功能化纳米颗粒包含在母粒中然后将其混合到树脂中,之后用于预浸料的生产制造。目前的技术和经验主要专注于航空碳纤维预浸料和环氧树脂结构,在不增加预浸料重量的基础上,增加其导电性能,真正实现防雷功能一体化。
为了满足新一代航空航天轻质结构应用需求,大连义邦率先将纳米石墨烯导电增强树脂填料引入中国,航空减重一直是世界各国航空航天工作者共同关注的研究热点之一。只有将复合材料防雷击多功能一体化,机体结构质量降低,才能节省出更多的质量空间,从而达到增加航空器节约燃油和增加有效载荷、增加续航时间的目的。
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