033-53. 连续碳纳米管纤维

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所属分类:新材料项目

033-53. 连续碳纳米管纤维

成果与项目的背景及主要用途:

碳纳米管被誉为超级纤维,是21世纪的基础材料,具有优异的物理化学性质,其密度只有钢的六分之一,强度超过钢100倍,具有高导电导热性,导热性是铜的5-8倍,在高性能复合材料,能源电极,电场发射等多方面有重要的应用前景,世界各国和大公司都争先投入抢占碳纳米管市场,近年来产业发展迅猛。

连续碳纳米管纤维是无数碳纳米管构成的长纱线,轻于碳纤维,有高柔性,具有碳纳米管所有结构和功能特性,可编织和成型,较碳纳米管更接近应用,在制备高性能复合材料方面,极具潜力,可用于宇航、汽车用高性能复合材料、风力发电叶片、导电导热材料、电力传输电缆、高强编织物,智能纺织和柔性光电器件等。

基于我单位的气相法制备连续碳纳米管纤维技术,研发碳纳米管纤维量产化技术,制备万米连续碳纳米管纤维材料, 研发碳纳米纤维复合材料和相关新材料,在国内率先推出碳纳米纤维新产品,主导国内市场,开拓国际市场。

技术原理与工艺流程简介:

本方法是一步制备连续碳管纤维的方法,具有工业化应用前景。2010年我单位技术团队取得关键制备技术的突破,纺出千米连续的碳纳米管纤维,为产业化提供了基础。

气相纺丝法是以含碳原理和催化剂输入到高温炉中,在气流中生长碳纳米管并组装成丝,用机械的方法纺出碳纳米管纤维的新方法。主要成果包括发明了乙醇/丙酮混合碳源,发明了水密封反应器和致密碳管纤维的纺丝方法。目前已经取得连续纺丝数小时数千米连续碳管纤维,在方法、技术和材料性能方面处于国际领先水平。

应用前景分析及效益预测:

碳纳米管的价格范围较大2-20000元/克,价格取决于碳管种类和纯度,有些容易合成,有些受制备限制,尚未量产化。目前市场上多壁管2000元/公斤,高纯碳管价格十倍以上。高纯单壁碳管尚未量产,目前仍以克量计,纯度80%的单壁管价格为60美元/克,高纯(>90%)单壁管在1000-2000美元/克以上。连续碳管纤维为双壁管,纯度90%,短期可参考单壁管价格60-2000美元/克。

应用领域:                                                                                             

高性能复合材料、导电导热材料、储能材料、功能电子和织物,产业领域航空航天、能源、环境、化工和纺织等。

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