导电CNT电线和CNT传感器为新的复合材料功能开辟潜力

石墨是碳的典型形式之一,包括石墨烯和取决于纳米尺度的碳纳米管(简称CNT),也叫纳米碳。

石墨烯是一种可提供柔韧性和抗冲击性的保护性材料,而CNT提供更高的断裂韧性,并可通过添加环氧树脂而获得热传导性。

导电CNT电线和CNT传感器为新的复合材料功能开辟潜力

导电CNT电线和CNT传感器为新的复合材料功能开辟潜力——带电镀膜CNT电线

为了使碳纳米管的应用多样化,除了传统特性外,现在还需要一些新的功能。

作为新功能之一,传感技术备受关注。

基于最新的技术发展,自2014年以来,纳米碳已被列为日本埼玉县的前沿行业设计项目之一。

作为琦玉县有关纳米碳倡议的一部分,由琦玉产业促进公社(Saitama Industrial Promotion Public Corporation)和Ishizue Magnet Wire Works 共同组建的复合材料行业联盟,在导电CNT电线的研发方面处于领先地位。

除了导电,由于在整个平面大分子中有π共轭体系,因此CNT还有较少的涡流,其密度1.3~1.4g/cm3,具有轻质性能。

虽然据说基于CNT中的弹道传递而使其具有极好的导电性,但问题是,电导率仍然没有增加。

因为形状的不均匀性,导致长纤维CNT缺乏及合成不足。

有关导电CNT电线的研发目标是,获得与使用CNT的铜线相当或更高的导电水平。

由于在将CNT置于导线状态后,采用了金属电镀的新概念,使得CNT电线的导电性已通过检查其形状和电镀条件而得到稳步提高。

除了LED照明,Ishizue Magnet Wire Works成功地生产了电动机用线圈。

导电CNT电线和CNT传感器为新的复合材料功能开辟潜力

导电CNT电线和CNT传感器为新的复合材料功能开辟潜力——组装成线圈的预镀CNT电线

在碳纳米管中,单壁碳纳米管(简称SWNT)根据碳原子的排列提供金属和半导体性能,比如,由于这些CNTs可以在琼脂糖凝胶柱上分离,因而可以被用于制造温度传感器。

具体来说,可以利用因“金属CNT与半导体CNT之间的温差”而产生电压的Seebeck系数差异,来制造用于测量温度的Seebeck 元件。

一种采用半导体SWCNT、拥有场效应晶体管(FET)结构的气体传感器也是一个有前景的应用。

用这种方法制成的CNT传感器和上述导电CNT电线,都与传统金属制成的产品不同,除了重量轻外,CFRP的电腐蚀风险也很小,而且不像陶瓷材料那样易碎。


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