NEC Corporation heeft vandaag de ontdekking aangekondigd van een nieuw nanokoolstofmateriaal, de "koolstof nanoborstel, " een vezelig aggregaat van enkelwandige koolstof nanohoorns. Bovendien, NEC is het eerste bedrijf ter wereld dat de koolstofnanoborstel produceert.

Koolstofnanohoorns zijn hoornvormige (figuur 2) nanokoolstofstructuren met een diameter van 2-5 nanometer (nm) en een lengte van 40-50 nm, die tot nu toe zijn geproduceerd als radiale bolvormige aggregaten (figuur 3). De nieuw ontdekte koolstof nanoborstel is een uniek gevormd materiaal. Het zijn vezelachtige aggregaten die zijn samengesteld uit radiaal geassembleerde, op grafeen gebaseerde enkelwandige nanotubuli, hier genoemd als vezelachtige aggregaten van enkelwandige koolstof nanohoorns, waarvan de structuur lijkt op die van een ronde borstel (figuur 1).

"De 'carbon nanobrush' is een nieuw nano-koolstofmateriaal dat, zoals bestaande koolstof nanohoorns, heeft een hoge water- en oplosmiddeldispersiteit, en hoge adsorptievermogen, inclusief stofadsorptie, maar heeft meer dan 10 keer de elektrische geleidbaarheid dan bestaande koolstof nanohoorns, een belangrijk kenmerk voor industriële toepassingen, " zei Dr. Sumio Iijima, Senior onderzoeker, NEC Corporation. "Met deze eigenschappen verwacht wordt dat de koolstofnanoborstel zal helpen om de basisfunctionaliteit van een reeks apparaten te verbeteren, inclusief het verhogen van de snelheid van sensor- en actuatorreacties, het verbeteren van de uitgangseigenschappen van batterijen en condensatoren, terwijl de elektrische geleidbaarheid van rubber en kunststof composietmaterialen wordt verhoogd, evenals toepassing in een breed scala van industrieën."

Kenmerken van de "koolstof nanoborstel" zijn onder meer:

Structuur

(1) Enkelwandige koolstof nanohoorns met een diameter van 2-5 nm en een lengte van 40-50 nm worden radiaal verzameld en vezelig verbonden in verschillende micrometers.

(2) De enkelwandige koolstofnanohoorn, een hoornvormige nanokoolstofstructuur met een groot oppervlak, verzamelt zich radiaal en is vezelig verbonden in enkele micrometers. Het heeft dus een groot oppervlak per massa-eenheid (tot 1700㎡/g).

Kenmerken

(1) Verspreiding

Zoals koolstof nanohoorns, de koolstof nanoborstel heeft een hoge dispergeerbaarheid, dispergeren in water en organische oplosmiddelen, bijvoorbeeld. Dit betekent dat het gemakkelijk kan worden gemengd met een verscheidenheid aan materialen, waardoor het gemakkelijk is om zijn eigenschappen als basismateriaal te verbeteren.

(2) Adsorptievermogen

Zoals bolvormige koolstof nanohoorns, de koolstofnanoborstel kan verschillende stoffen bevatten in de nano-ruimten in de buisvormige structuur, zodat het kan worden gebruikt als een hoogwaardig adsorbens. Wanneer gaten worden gevormd op het oppervlak van de koolstofnanohoorns door oxidatiebehandelingen, de binnenruimte kan worden gebruikt, uitbreiding van het oppervlak met een factor van ongeveer vijf en sterk toenemende adsorptie.

(3) Elektrische geleidbaarheid:

Omdat koolstofnanoborstels een vezelig aggregaat zijn van radiaal geassembleerde koolstofnanohoorns, het heeft meer dan 10 keer de elektrische geleidbaarheid in vergelijking met bestaande sferische koolstof nanohoornaggregaten. Als resultaat, ze zijn zeer effectief in het verhogen van de snelheid van sensor- en actuatorreacties, toenemende output-eigenschappen van batterijen en condensatoren, en het verhogen van de elektrische geleidbaarheid van rubber en kunststof composietmaterialen.

Productieproces

Carbon nanobrush kan worden geproduceerd bij kamertemperatuur en onder atmosferische druk met behulp van de laserablatiemethode waarbij een ijzerhoudend koolstofdoel (massa koolstof) wordt bestraald door een laser met een hoge vermogensdichtheid. Het eenvoudige productieproces betekent dat ze efficiënt en tegen lage kosten kunnen worden geproduceerd in vergelijking met de kosten van andere nanokoolstofmaterialen.