高熱伝導グラフェン複合炭素繊維の研究における新たな進歩

By トラモニーテックス接着剤 July 10, 2022

市場概況

高熱伝導率炭素繊維は、軽量、高強度、低熱膨張などの多くの利点があり、効率的な熱管理材料および高度な熱保護複合材料として広く使用されています。

従来の高性能炭素繊維系の中で、メソフェーズピッチ系炭素繊維のみが高熱伝導率炭素繊維に属します。しかし、その技術的敷居は高く、価格は非常に高価であり、米国や日本などの西側諸国によって厳しく禁止されています。したがって、高熱伝導繊維材料および製品に対する緊急の需要を満たすために、新しい熱伝導繊維技術を開発することが急務です。

新しい方法と進歩

黒鉛化中の一次元ポリマー鎖と二次元グラファイト結晶との間のトポロジーの不一致は、市販のポリアクリロニトリル前駆体に大規模な二次元酸化グラフェン種結晶を事前に配置することによって効果的に調整されます。この方法は、繊維の組成と構造の均一性を改善し、ポリマーの黒鉛化速度を促進します。

また、大きな結晶領域サイズと高い結晶配向度を持つ高熱伝導グラフェン複合炭素繊維の構造制御とバッチ製造を実現します。さらに、二次元トポロジカル種結晶の黒鉛化の分子メカニズムを、実験と分子動力学シミュレーションによって明らかにします。

グラフェン複合炭素繊維の熱伝導率は 850 W/mK に達し、従来のポリアクリロニトリルベースの炭素繊維 (32 W/mK) をはるかに上回り、特殊なピッチベースの炭素繊維のレベルに達します。その比熱伝導率は 450 mW∙m2/kg∙K で、多くの繊維材料 (金属繊維や従来の炭素繊維) を超えています。

さらに重要なことは、二次元トポロジカルシードグラファイト化の変換原理の詳細な調査を通じて、困難な黒鉛化材料と容易な黒鉛化材料間の相互変換の可能性が検証され、構造設計と他の高炭素材料の準備のための新しい原理が提供されることです。パフォーマンスグラファイト素材。低コストで高熱伝導率の繊維の調製技術が開発されており、将来的に熱管理と柔軟なエネルギー貯蔵における機能性繊維の応用を促進することができます。