Wenn es um leitfähige Kohlenstoffadditive geht, stehen Kohlenstoffnanoröhren (CNT) oft im Vordergrund.
Aber was sind die Alternativen?
In diesem Artikel werden die wichtigsten Optionen und ihre jeweiligen Vorteile und Herausforderungen untersucht.
Was ist die Alternative zu CNT? 5 wichtige Punkte, die zu beachten sind
1. Ruß: Eine weit verbreitete Option
Carbon Black wird häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, insbesondere in der Reifenindustrie.
Er hat in der Regel höhere CO2-Emissionen pro Kilogramm im Vergleich zu Graphen und CNTs.
Außerdem erfordert Carbon Black eine höhere Belastung in Verbundwerkstoffen.
Eine Studie von Michelin aus dem Jahr 2020 zeigte, dass mit CNT verstärkte Reifen weniger Nanopartikel freisetzen als solche, die andere Nanokohlenstoffe enthalten.
Dies deutet darauf hin, dass CNTs in dieser Anwendung eine umweltfreundlichere Option sein könnten.
2. Graphen: Das zweidimensionale Wunder
Graphen wird wegen seiner Eigenschaften hoch geschätzt, hat aber Probleme mit seiner Herstellungsmethode.
Der "Top-Down"-Ansatz, wie z. B. die Hummer-Methode, ist energieintensiv, erfordert große Mengen an Wasser und beinhaltet den Einsatz von aggressiven Chemikalien.
Diese Faktoren machen die Herstellung von Graphen weniger umweltfreundlich und potenziell teurer als die von CNT.
3. Vergleich und Markterwägungen
Bei den Überlegungen zur Einführung dieser Materialien ist die Kombination aus Eigenschaften und Umweltauswirkungen entscheidend.
CNT bieten eine hohe mechanische Festigkeit und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Strukturmaterialien bis hin zur Elektronik.
Der Markt für CNTs expandiert, vor allem in umweltfreundlichen Technologien wie Lithium-Ionen-Batterien, wo sie als leitende Zusätze die Batterieleistung verbessern.
4. Synthese und Anwendungen
Die Synthese von nanostrukturierten Materialien, einschließlich CNT, Graphen und Ruß, wird durch ihre Morphologie, Größe und Phasen beeinflusst.
Diese Faktoren wirken sich wiederum auf ihre Eigenschaften und Anwendungen aus.
Kohlenstoff in verschiedenen Hybridisierungszuständen weist einzigartige Eigenschaften auf, die eine breite Palette von Anwendungen ermöglichen.
Diese Vielseitigkeit ist ein bedeutender Vorteil für CNTs, die mit Methoden wie PECVD hergestellt werden und in Sektoren wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Sportgeräten unverzichtbar sind.
5. Umwelt- und Produktionsherausforderungen
Obwohl Ruß und Graphen Alternativen zu CNT sind, hat jedes Material seine eigenen Umwelt- und Produktionsprobleme.
CNT scheinen ein Gleichgewicht zwischen Umweltvorteilen und überlegenen Leistungsmerkmalen zu bieten, insbesondere in stark nachgefragten Sektoren wie der grünen Technologie und fortschrittlichen Materialien.
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