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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,準確、高效地評估碳納米管導(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)。
長期以來,科研人員和工程師們依賴多種方法來評估碳納米管導(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,通過測量顆粒的散射光強度來反推粒徑分布。然而,對于碳納米管導(dǎo)電漿料而言,其高粘度狀態(tài)會顯著影響光的散射行為,導(dǎo)致測量結(jié)果失真。更關(guān)鍵的是,激光粒度儀無法進行原位分析,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),使得測量結(jié)果與實際應(yīng)用場景存在偏差。
粘度法:通過測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),準確度差,難以量化分散性的細微差異,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聚情況,分辨率極-高。但它們的致命弱點在于“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,代表性嚴重不足。
面對傳統(tǒng)方法的種種局限,低場核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR)技術(shù)以其獨-特的優(yōu)勢,為碳納米管導(dǎo)電劑分散性的評估提供了一種革命性的解決方案。
低場核磁共振,能避開上面常規(guī)檢測方法帶來的問題,能不稀釋樣品,原位對碳納米管在導(dǎo)電漿料中的分散性做出很好的評價,更主要的優(yōu)勢在于它的快(1min鐘內(nèi))以及穩(wěn)(多次測量RSD<1%)。
低場核磁共振的原理就是:
在磁場中擾動氫原子,然后聆聽它們恢復(fù)過程中的信號,顆粒表面束縛著的漿料中H質(zhì)子恢復(fù)非常快,而束縛介質(zhì)外圍的自由介質(zhì)中H質(zhì)子的恢復(fù)時間相較而言比較慢,儀器通過接收并分析這些信號,去對顆粒分散性做出判斷。
分散性評價意義:
T2 越長,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價顆粒材料的分散性能。
以下是應(yīng)用案例:
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