聚焦碳納米管導(dǎo)電劑分散性:低場(chǎng)核磁技術(shù)帶來全新檢測(cè)視角
在新能源電池、導(dǎo)電油墨、傳感器等眾多高科技領(lǐng)域,碳納米管(CNTs)導(dǎo)電劑以其優(yōu)異的導(dǎo)電性能和輕質(zhì)特性,成為了不可-或缺的關(guān)鍵材料。然而,碳納米管易團(tuán)聚的特性,使得其在基體中的分散性直接決定了最終產(chǎn)品的導(dǎo)電性能和穩(wěn)定性。因此,準(zhǔn)確、高效地評(píng)估碳納米管導(dǎo)電劑的分散狀態(tài),成為了材料研發(fā)和質(zhì)量控制中的核心環(huán)節(jié)。
長(zhǎng)期以來,科研人員和工程師們依賴多種方法來評(píng)估碳納米管導(dǎo)電劑的分散性,但每種方法似乎都帶著難以逾越的“短板”:
激光粒度儀:這是最-常用的方法之一,通過測(cè)量顆粒的散射光強(qiáng)度來反推粒徑分布。然而,對(duì)于碳納米管導(dǎo)電漿料而言,其高粘度狀態(tài)會(huì)顯著影響光的散射行為,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失真。更關(guān)鍵的是,激光粒度儀無法進(jìn)行原位分析,樣品通常需要經(jīng)過處理(如稀釋、干燥),這破壞了漿料的原始狀態(tài),使得測(cè)量結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景存在偏差。
粘度法:通過測(cè)量漿料的粘度來間接推斷分散狀態(tài)。分散越好,粘度通常越低。但這種方法過于粗略,粘度受多種因素影響(如溶劑種類、溫度、剪切速率),準(zhǔn)確度差,難以量化分散性的細(xì)微差異,更無法提供關(guān)于顆粒本身形態(tài)的直接信息。
SEM/TEM:掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)能夠直觀地展示碳納米管的形貌和團(tuán)聚情況,分辨率極-高。但它們的致命弱點(diǎn)在于“視野太小”。一片樣品可能只有微小的區(qū)域被觀察,難以代表整個(gè)樣品的分散均勻性。如同盲人摸象,局部觀察無法得出全局結(jié)論,代表性嚴(yán)重不足。
面對(duì)傳統(tǒng)方法的種種局限,低場(chǎng)核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR)技術(shù)以其獨(dú)-特的優(yōu)勢(shì),為碳納米管導(dǎo)電劑分散性的評(píng)估提供了一種革命性的解決方案。
低場(chǎng)核磁共振,能避開上面常規(guī)檢測(cè)方法帶來的問題,能不稀釋樣品,原位對(duì)碳納米管在導(dǎo)電漿料中的分散性做出很好的評(píng)價(jià),更主要的優(yōu)勢(shì)在于它的快(1min鐘內(nèi))以及穩(wěn)(多次測(cè)量RSD<1%)。
低場(chǎng)核磁共振的原理就是:
在磁場(chǎng)中擾動(dòng)氫原子,然后聆聽它們恢復(fù)過程中的信號(hào),顆粒表面束縛著的漿料中H質(zhì)子恢復(fù)非???,而束縛介質(zhì)外圍的自由介質(zhì)中H質(zhì)子的恢復(fù)時(shí)間相較而言比較慢,儀器通過接收并分析這些信號(hào),去對(duì)顆粒分散性做出判斷。
分散性評(píng)價(jià)意義:
T2 越長(zhǎng),說明顆粒比表面積小,漿料中更多的是未束縛的H,分散性差;
T2 越短,說明顆粒比表面積大,漿料中更多的是束縛的H,分散性好;
顆粒的比表面積和T2弛豫時(shí)間是有線性關(guān)系的,我們能夠直接得到材料的比表面積值去評(píng)價(jià)顆粒材料的分散性能。
以下是應(yīng)用案例:
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