Komposit Polilaktida Nanotube Karbon Multi-Dinding untuk Teknik Elektro—Fabrikasi dan Sifat Kelistrikan

Penelitian ini menyajikan metode fabrikasi komposit polilaktida/nanotube karbon multi-dinding menggunakan deposisi semprot untuk meningkatkan viskositas secara cepat dan membekukan dispersi nanotube, sehingga mencapai ambang perkolasi listrik rendah di atas 0,25 wt%. Pendekatan ini memungkinkan permukaan konduktif pada berbagai material dengan kandungan CNT minimal.

L. Pietrzak; G. Raniszewski; L. Szymanski· Electronics· 2022· DOI 10.3390/electronics11193180

Masalah inti

Integrasi nanotube karbon (CNT) ke dalam matriks polimer menawarkan potensi signifikan untuk menciptakan komposit konduktif listrik untuk aplikasi teknik. Namun, tantangan utama dalam fabrikasi nanokomposit tersebut adalah mencapai dispersi seragam CNT di dalam matriks polimer, karena CNT cenderung menggumpal akibat gaya van der Waals yang kuat. Dispersi yang buruk menyebabkan sifat tidak homogen dan ambang perkolasi yang lebih tinggi. Karya ini mengatasi masalah dispersi dengan memperkenalkan teknik fabrikasi baru untuk komposit polilaktida (PLA) dengan nanotube karbon multi-dinding (MWCNT). Tujuannya adalah mengembangkan metode yang memastikan dispersi baik, mengurangi jumlah CNT mahal yang dibutuhkan, dan memungkinkan pembuatan permukaan konduktif pada hampir semua material.

Proses fabrikasi melibatkan pelarutan resin polilaktida dalam pelarut yang sesuai, diikuti dengan penambahan nanotube karbon multi-dinding yang disintesis melalui deposisi uap kimia sumber cair (LSCVD). Campuran disonikasi untuk mendispersikan CNT. Inovasi utamanya adalah peningkatan viskositas larutan polimer yang telah disonikasi secara cepat melalui deposisi semprot, yang dengan cepat memadatkan polimer dan membekukan keadaan dispersi nanotube. Hal ini mencegah penggumpalan ulang CNT selama penguapan pelarut. Film nanokomposit yang dihasilkan dikarakterisasi menggunakan mikroskop elektron untuk mengonfirmasi homogenitas dispersi. Pengukuran konduktivitas listrik dilakukan untuk menentukan ambang perkolasi. Metode ini memungkinkan pelapisan berbagai substrat, menciptakan permukaan konduktif listrik dengan jumlah CNT minimal.

Pendahuluan

Integrasi nanotube karbon (CNT) ke dalam matriks polimer menawarkan potensi signifikan untuk menciptakan komposit konduktif listrik untuk aplikasi teknik. Namun, tantangan utama dalam fabrikasi nanokomposit tersebut adalah mencapai dispersi seragam CNT di dalam matriks polimer, karena CNT cenderung menggumpal akibat gaya van der Waals yang kuat. Dispersi yang buruk menyebabkan sifat tidak homogen dan ambang perkolasi yang lebih tinggi. Karya ini mengatasi masalah dispersi dengan memperkenalkan teknik fabrikasi baru untuk komposit polilaktida (PLA) dengan nanotube karbon multi-dinding (MWCNT). Tujuannya adalah mengembangkan metode yang memastikan dispersi baik, mengurangi jumlah CNT mahal yang dibutuhkan, dan memungkinkan pembuatan permukaan konduktif pada hampir semua material.

Pemadatan cepat melalui deposisi semprot secara efektif mengunci keadaan terdispersi CNT, mencegah pembentukan agregat yang biasanya menaikkan ambang perkolasi. Pendekatan ini tidak hanya memastikan dispersi baik tetapi juga meminimalkan jumlah CNT yang dibutuhkan, mengurangi biaya. Penggunaan CNT yang disintesis LSCVD dapat berkontribusi pada sifat yang diamati karena kualitas dan kemurniannya. Ambang perkolasi rendah (0,25 wt%) bersaing dengan komposit polimer/CNT lain yang dilaporkan dan menguntungkan untuk aplikasi di mana kandungan pengisi rendah diinginkan untuk mempertahankan sifat mekanik. Kemampuan melapisi material sembarang membuka kemungkinan untuk menciptakan permukaan konduktif pada berbagai substrat, dari plastik fleksibel hingga logam, tanpa mengubah sifat curahnya. Pekerjaan selanjutnya dapat mengeksplorasi skalabilitas metode deposisi semprot dan stabilitas jangka panjang jaringan konduktif.

Pembaca Research Digest dan praktisi rumpun ini.

Membuka konten member…