Eksfoliowane nanopłytki grafitowe

Eksfoliowane nanopłytki grafitowe ( xGnP ) to nowe typy nanocząstek wykonanych z grafitu . Te nanocząstki składają się z małych stosów grafenu o grubości od 1 do 15 nanometrów i średnicach w zakresie od submikrometrów do 100 mikrometrów. Dyfraktogram rentgenowski tego materiału byłby podobny do dyfraktogramu grafitu, w którym pik 002 nadal pojawiałby się przy ~26 ^o 2 theta. Jednak szczyt wydawałby się znacznie mniejszy i szerszy. Cechy te wskazują, że odległość międzypłaszczyznowa w eksfoliowanym graficie jest podobna do grafitu macierzystego, ale wielkość stosu (warstw grafenu) jest niewielka. Ponieważ xGnP składa się z tego samego materiału co nanorurki węglowe , ma wiele wspólnych właściwości elektrochemicznych, chociaż nie ma wytrzymałości na rozciąganie. Kształt płytek oferuje jednak krawędzie xGnP, które są łatwiejsze do modyfikacji chemicznej w celu zwiększenia dyspersji w polimerach.

Materiały kompozytowe wykonane z polimerów , takich jak tworzywa sztuczne , nylon lub guma , mogą przewodzić prąd lub ciepło po dodaniu niewielkich ilości xGnP. Te nanocząsteczki mogą zmieniać podstawowe właściwości tworzyw sztucznych, umożliwiając im zachowywanie się bardziej jak metale o właściwościach metalicznych. Te nowe nanocząstki poprawiają również właściwości barierowe, moduł sprężystości i wytrzymałość powierzchni, gdy są stosowane w kompozytach.

Nieruchomości

Grafen jest materiałem niezwykle przewodzącym prąd elektryczny. Z kolei xGnP ma próg perkolacji dla przewodnictwa 1,9% wag. w matrycy termoplastycznej. Przy gęstości 2-5% wag. przewodność osiąga poziom wystarczający do zapewnienia ekranowania elektromagnetycznego. xGnP można również łączyć z włóknami szklanymi lub innymi materiałami matrycowymi, aby zapewnić przewodność wystarczającą do malowania elektrostatycznego lub innych zastosowań wymagających przewodności elektrycznej.

xGnP znacznie przewyższa większość innych form węgla pod względem przewodności cieplnej, gdy jest stosowany w żywicach kontrolnych o gęstości 20% wag. Przy tych gęstościach xGnP nadaje również znaczną przewodność elektryczną, a także ulepszone właściwości mechaniczne większości systemów termoplastycznych, termoutwardzalnych lub elastomerowych. Przy mniejszych gęstościach xGnP zwiększa stabilność termiczną różnych materiałów matrycowych.

W przeciwieństwie do materiałów takich jak sadza , xGnP poprawia właściwości mechaniczne większości kompozytów, zwłaszcza sztywność i wytrzymałość na rozciąganie. Wykazano, że związki elastomerowe mają dłuższą żywotność i mniejsze zużycie powierzchni, gdy są wzmocnione xGnP.

Ze względu na kształt płytek xGnP znacznie poprawia nieprzepuszczalność kompozytów, gdy są stosowane przy gęstości ~ 3% wag. lub większej. Cząstki xGnP można wyrównać za pomocą pola elektrycznego, chociaż wyrównanie nie jest konieczne do stosowania w większości systemów wytłaczania. Ponieważ xGnP nadaje również przewodność elektryczną przy tych gęstościach, powstałe kompozyty oferują atrakcyjne oszczędności kosztów w zastosowaniach takich jak przewody paliwowe lub okładziny zbiorników paliwa.