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单壁碳纳米管水分散液的制备及应用中国科学院成都有机化学有限公司中科时代纳米2010年10月19日内容提纲一、SWNT分散液的制备二、SWNT分散液的应用1、物理共混复合材料推荐使用羧基化高纯SWNT水分散液2、互穿网络共混复合材料推荐使用超高纯或高纯SWNT水分散液特别提示：本资料是根据我们现有技术知识和经验编写的。由于在应用本产品过程中还有很多影响因素，所以，不代表在任何条件下都能取得这样的结果。SWNT分散液的制备（1）SWNT纯化SWNT超声分散JY98-IIIDN超声波破碎仪TG16-WS离心机分散液离心沉降我们寻找到的表面活性剂，苯环与亲水基团通过长碳链相连，对SWNT的分散效果更佳SWNT分散液的制备（2）文献报道的分散SWNT常用的三种表面活性剂分散剂的选择SWNT分散液的制备（3）高纯SWNT分散液透射电镜照片SWNT含量0.15%-1%表面张力41-42mN/m分散液物理参数SWNT分散液的应用分散液+成膜树脂物理共混复合材料一步应用，制备透明导静电涂料等等推荐使用羧基化高纯单壁碳纳米管水分散液分散液+成膜树脂互穿网络共混复合材料二步应用，制备透明导电膜等等推荐使用超高纯或高纯单壁碳纳米管水分散液物理共混复合材料在水性丙烯酸酯树脂中添加羧基化SWNT分散液，混配性好，混合液均匀稳定混合液辊涂在PET薄膜上，涂层中羧基化SWNT含量与涂层透明导电性的关系图80%透光率下（含基材，PET透光率88%），表面电阻可在104-108ohm.squ-1之间调节推荐使用羧基化高纯单壁碳纳米管水分散液45505560657075808510310410510610710820%SWNTincoating10%SWNTincoating5%SWNTincoatingSheetresistance(ohm.squ-1)Transmittance(%)互穿网络共混复合材料分散液成膜SWNT透明导电膜的制备：高传导性SWNT网络在基材上形成后，引入聚合物渗透润湿交联，形成互穿网络结构，产生附着力和表面耐磨性，同时不降低SWNT网络传导性去除分散剂顶涂聚合物SWNT膜透明导电性产生的原因（1）CNT被喻为世界上最黑的物质，为什么会透明？纤维状CNT通过构建纳米尺度的网格，形成膜CNT膜透光率和厚度的关系图100nm膜厚，透光率可达到85%，有透明的效果AppliedSurfaceScience，252(2005)，425–429SWNT透明导电性产生的原因（2）光线能穿过纳米级网格膜，抵达另一侧碳管网络渗流阈值极低，纳米级厚度就能导电透明导电性SWNT分散液成膜（1）通过自动涂膜器，采用线棒涂布的方法，将SWNT分散液沉积在PET基材上SWNT分散液成膜（2）PET膜经过电晕处理，提高表面张力，增加SWNT分散液的润湿性，获得均匀的SWNT网络PET膜未电晕处理PET膜经过电晕处理PET膜电晕处理照片去除SWNT网络中的分散剂（1）在不同溶剂中浸泡SWNT（包含分散剂）/PET膜，浸泡后前表面电阻的变化SWNT网络中的分散剂会增加接触电阻，影响导电性。在硝酸中浸泡，获得更低的表面电阻CH3CH2OHH2OHNO30.000.050.100.150.200.250.300.35RS/RS0Solventtypes在不同浓度硝酸中浸泡SWNT（包含分散剂）/PET膜，浸泡后前表面电阻的变化在浓硝酸中浸泡，获得更低的表面电阻3M6M12M0.000.020.040.060.080.100.120.14RS/RS0Nitricacidconcentration去除SWNT网络中的分散剂（2）在12M硝酸中浸泡不同时间，浸泡后前SWNT/PET膜表面电阻的变化在浓硝酸中浸泡20秒，就能达到去除分散剂的目的，获得较低的表面电阻0204060801001200.000.050.100.150.200.25RS/RS0Nitricacidtreatmenttime(seconds)顶涂聚合物将SWNT/PET膜分别浸泡在1%和2%的氨丙树脂溶液中，然后加热固化氨丙树脂，膜的透光性和表面电阻关系图1%氨丙树脂溶液涂饰SWNT/PET膜，在透光率小于78%时，不改变网络传导性，大于78%时，还可以增加网络传导性，可能由于降低SWNT之间的接触电阻引起氨丙树脂溶液处理后的SWNT/PET膜，经胶带测试，附着力明显提高7072747678808284200400600800100012001400160018002000220024002600Pristine1%resin2%resinSheetresistance(ohm.squ-1)Transmittance(%)SWNT膜透明导电性能（1）1、SWNT膜的透光性（含基材）由SWNT网络厚度和底材性质决定（PET的透光率88%）2、SWNT膜的导电性由SWNT的性能、SWNT的分散程度、网络构建方法和网络之间的链接、网络与底材的附着等因素决定3、现有SWNT膜的透明导电性基本满足电阻式触摸屏的要求推荐使用高纯单壁碳纳米管水分散液707274767880828420040060080010001200140016001800Sheetresistance(ohm.squ-1)Transmittance(%)SWNT膜透明导电性能（2）透光率T=85%(不含底材）表面电阻R=300ohm.squ-1弯折实验SWNT膜机械性能可弯曲CNT/PET膜（绿）和ITO/PET膜（红）弯折次数与表面电阻变化曲线经过500次弯折后，ITO/PET膜电阻急剧增加而CNT/PET膜电阻几乎不变01002003004005006001234567CNTonPETITOonPETRs/Rs0BendingTimes敬请指导期待合作碳纳米管分散液技术支持电话：028-8525567013658006896技术支持邮箱：sunjing@cioc.ac.cn