koolstofnanofillers

Koolstofnanofillers zijn nanometerschaal koolstofhoudende deeltjes of vezels die worden toegepast als toevoegingsmateriaal in materialen zoals polymeren, keramieken en metalen. Voorbeelden zijn koolstofnanobuisjes (CNTs), grafen en grafene nanosheets, koolstofnanolfibers en fullerenen. Door hun uitzonderlijke eigenschappen kunnen deze fillers de mechanische, elektrische en thermische prestaties van een matrix aanzienlijk verbeteren, vaak bij lage filler-concentraties.

Eigenschappen en werking: koolstofnanofillers hebben een zeer hoge treksterkte en stijfheid, uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid en een groot specifiek oppervlak. Deze eigenschappen dragen bij aan verbeterde sterkte, modulus, slijtvastheid en sometimes EMI-scherming of warmteafvoer in composite materialen. De effectiviteit hangt sterk af van de dispersie en de hechting tussen de filler en de matrix.

Productie en functionalisatie: veelgebruikte productiemethodes zijn chemical vapour deposition (CVD), arc discharge en laserablation voor CNTs en grafen. Om een stabiele dispersie in polymeren te bereiken, ondergaan koolstofnanofillers oppervlakte-functionalisatie, zowel covalent als niet-covalent. Functionalisatie verbetert compatibiliteit met de matrix en voorkomt agglomeratie, maar kan eigenschappen van de filler beïnvloeden als het te veel wordt toegepast.

Toepassingen en impact: koolstofnanofillers worden ingezet in transport, elektronica en energieopslag, waar ze leiden tot lichtere en efficiëntere materialen met verbeterde mechanische prestaties, geleidbaarheid en warmtebeheer. Ze worden gebruikt in auto- en luchtvaartonderdelen, elektronische behuizing, EMI-scherming, batterij- en supercondensator-elektroden.

Uitdagingen en veiligheid: uitdagingen zijn dispersie, de interfaciale binding, kosten en reproduceerbaarheid. Veiligheid en regelgeving met betrekking tot productie en inhalatiegevaar vragen voortdurende aandacht en warrants passende maatregelen voor werkers en milieu.