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聚焦碳納米管導電劑分散性:低場核磁技術帶來全新檢測視角

來源:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司   2025年07月22日 11:40  

在新能源電池、導電油墨、傳感器等眾多高科技領域,碳納米管(CNTs)導電劑以其優異的導電性能和輕質特性,成為了不可-或缺的關鍵材料。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品的導電性能和穩定性。因此,準確、高效地評估碳納米管導電劑的分散狀態,成為了材料研發和質量控制中的核心環節。

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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,對于碳納米管導電漿料而言,其高粘度狀態會顯著影響光的散射行為,導致測量結果失真。更關鍵的是,激光粒度儀無法進行原位分析,樣品通常需要經過處理(如稀釋、干燥),這破壞了漿料的原始狀態,使得測量結果與實際應用場景存在偏差。

粘度法:通過測量漿料的粘度來間接推斷分散狀態。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,更無法提供關于顆粒本身形態的直接信息。

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論,代表性嚴重不足。

面對傳統方法的種種局限,低場核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR)技術以其獨-特的優勢,為碳納米管導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,能避開上面常規檢測方法帶來的問題,能不稀釋樣品,原位對碳納米管在導電漿料中的分散性做出很好的評價,更主要的優勢在于它的快(1min鐘內)以及穩(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,然后聆聽它們恢復過程中的信號,顆粒表面束縛著的漿料中H質子恢復非常快,而束縛介質外圍的自由介質中H質子的恢復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。

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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。


以下是應用案例:

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