Fabrication of CNT-dispersed CFRP using length-controlled CNTs: Measurement of CNT length and characterization of mechanical properties

Yokozeki, Tornohiro; Aoki, Takahira; Arai, Atsushi; Ishibashi, Masaru; Yanagisawa, T.

doi:10.1016/s1007-0214(10)70040-7

Cited by 7 publications

(4 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The first report about the preparation of aligned CNT–polymer composites was published in 1994 by Ajayan et al [140]. Tomohiro et al modified carbon-fiber reinforced epoxy composite with length-controlled cup-stacked CNTs and determined the mechanical properties [141]. Auad et al produced SWNT–epoxy elastomers and showed that the nanocomposites had superior damping capacity in an extended temperature range [122].…”

Section: Reviewmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Reasons and remedies for the agglomeration of multilayered graphene and carbon nanotubes in polymers

Atif

Inam

2016

Beilstein J. Nanotechnol.

247

123

View full text Add to dashboard Cite

SummaryOne of the main issues in the production of polymer nanocomposites is the dispersion state of filler as multilayered graphene (MLG) and carbon nanotubes (CNTs) tend to agglomerate due to van der Waals forces. The agglomeration can be avoided by using organic solvents, selecting suitable dispersion and production methods, and functionalizing the fillers. Another proposed method is the use of hybrid fillers as synergistic effects can cause an improvement in the dispersion state of the fillers. In this review article, various aspects of each process that can help avoid filler agglomeration and improve dispersion state are discussed in detail. This review article would be helpful for both current and prospective researchers in the field of MLG- and CNT-based polymer nanocomposites to achieve maximum enhancement in mechanical, thermal, and electrical properties of produced polymer nanocomposites.

show abstract

Section: Reviewmentioning

confidence: 99%

“…15 [141]. It can be seen that mechanical properties improved with increasing CSCNT loading until a critical value is reached after which the effect is reversed.…”

Section: Reviewmentioning

confidence: 99%

Reasons and remedies for the agglomeration of multilayered graphene and carbon nanotubes in polymers

Atif

Inam

2016

Beilstein J. Nanotechnol.

247

123

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The results will provide data guidance for subsequent carbon nanotube toughened electron beam cured resin process optimization and CFRP performance optimization. 14,[29][30][31] 2 | MATERIALS AND METHODS…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of carbon nanotubes on curing characteristics of low energy electron beam curing CFRPs

Zhang

Liang

2023

Polymers for Advanced Techs

View full text Add to dashboard Cite

Low energy electron beam (E‐Beam) curing process has been considered a promising fabrication technology in high‐efficiency and low‐cost OOA curing, but still not been widely used in industrial applications, mainly limited by the poor mechanical properties of the CFRP resulting from the poor toughness of the low‐energy E‐Beam curable resin. This paper extended the excellent effect of carbon nanotubes (CNTs) toughened resin to the E‐Beam curable resin system, and focused on the influence law and mechanism of CNTs on the curing characteristics of the resin. Theoretical analysis showed that the carboxylated CNTs affect the curing characteristics by participating in the chain transfer link of the cationic curing process. According to the DSC experimental results, the activation energy of the curing reaction of the resin were reduced from 136.2 kJ·mol−1 without adding CNTs to 123.9 kJ·mol−1, 118.3 kJ·mol−1, 112.8 kJ·mol−1 and 105.8 kJ·mol−1 at 0.25 wt.%, 0.5 wt.%, 0.75 wt.% and 1 wt.% of CNTs adding amount respectively, due to which the curing degree of the E‐Beam curable CFRPs were improved with the increase of CNTs contents. Considering the E‐Beam dose attenuation and its influence on curing characteristics, prepregs were irradiated single‐sided or both sided for efficient preparation of E‐Beam cured CFRP components subsequently, for which the curing degree along the prepreg thickness were investigated through the curing reaction kinetic models and DSC experiments. This study will provide research basis for parameter optimization of CNTs contents, and performance improvement of E‐Beam cured CNTs/CFRP.

show abstract

“…Το φάσμα των ινών άνθρακα μετά την ηλεκτροχημική κατεργασία λήφθηκε και χαρακτηρίστηκε σε σύγκριση με την οξείδωση κυκλικής βολταμετρίας (CV) και την οξείδωση χρονοαμπερομετρίας (CA) πριν τον ηλεκτροπολυμερισμό (Εικόνα 104). Το φάσμα εστιάζεται στην περιοχή ενδιαφέροντος, δηλαδή στο εύρος των 1800-650 cm -1 καθώς δεν υπάρχει κάποια πληροφορία σχετικά με την πρόοδο του ηλεκτροπολυμερισμού στο εύρος 4000-1800 cm -1 [111,112]. Παρατηρώντας την Εικόνα 104α βλέπουμε πως με λιγότερα από 30 min ηλεκτροπολυμερισμού στη συμβατική ηλεκτροχημική κατεργασία ίνας, η τροποποίηση προχωρά σε μικρή απόδοση όπως αποδεικνύεται από την κορυφή καρβονυλίου στα 1720 cm -1 και στα 1705 cm -1 .…”

Section: χαρακτηρισμός ηλεκτροπολυμερισμένων ινών άνθρακα (Cfs)unclassified

Σύνθεση Προηγμένων Πολυμερών Και Διεργασίες/Τροποποιήσεις Σύνθετων Υλικών Με Βάση Τον Άνθρακα

Γούλης¹

View full text Add to dashboard Cite

H διατριβή επικεντρώνεται στη σύνθεση πρόδρομων ενώσεων ινών άνθρακα (Carbon Fibers - CF) με βάση πρώτες ύλες χαμηλού κόστους και όσο το δυνατόν πιο φιλικές στο περιβάλλον. Αποσκοπεί στην ενσωμάτωση επιθυμητών χαρακτηριστικών χωρίς να θέτει σε κίνδυνο την απόδοση, την ποιότητα, τη λειτουργικότητα και την ωφέλιμη ζωή του τελικού προϊόντος, με στόχο την ελαχιστοποίηση των επιβλαβών επιπτώσεων των διάφορων ενώσεων στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον, επιλέγοντας οικολογικά υλικά ή πρακτικές σύνθεσης και χρησιμοποιώντας λιγότερους φυσικούς πόρους. Μέσα σε αυτά τα πλαίσια, έγινε προσπάθεια αξιοποίησης της λιγνίνης, ενός φυσικού πολυμερούς, που βρίσκεται σε αφθονία στη φύση. Έτσι, πραγματοποιείται σύνθεση πρόδρομων ενώσεων ινών άνθρακα μέσω κλασικού ριζικού πολυμερισμού και οργανικών αντιδράσεων με βάση τη λιγνίνη, βασικό παραπροϊόν της χαρτοβιομηχανίας. H λιγνίνη είναι βιοπολυμερές που συναντάται στο ξύλο και είναι ένα από τα βασικά συστατικά που του προσδίδει αντοχή. Μέχρι σήμερα χρησιμοποιείται ευρέως, κυρίως για καύση προς παραγωγή ενέργειας. Στην προσπάθεια εύρεσης νέων οικολογικών πρώτων υλών εξετάζεται τα τελευταία χρόνια η χρήση της λιγνίνης ως πρόδρομη ένωση CF με σκοπό την αύξηση της προστιθέμενής της αξίας. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα της λιγνίνης, που την καθιστούν πολλά υποσχόμενη πρόδρομη ένωση για CF είναι α) το υψηλό ποσοστό σε άνθρακα (60%) που διαθέτουν τα μακρομόριά της, λόγω των φαινυλοπροπανικών ομάδων και β) ότι αποτελεί μια πολύ οικονομική, ανανεώσιμη και εύκολα διαθέσιμη από την φύση πρώτη ύλη. Παρόλα αυτά, αρκετά μειονεκτήματα της λιγνίνης που οφείλονται στα αρχικά στάδια της απομόνωσής της, επηρεάζουν τη διαδικασία ινοποίησης και τη σταθεροποίησή της στη συνέχεια. Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι να παρουσιάσει διαφορετικές πορείες για βελτίωση της παραγωγής πρόδρομων ινών άνθρακα, χρησιμοποιώντας εναλλακτικές πρόδρομες ενώσεις και κατάλληλη ρύθμιση των διεργασιών (π.χ. σταθεροποίηση). Αυτή η μελέτη έχει ως σκοπό να εισάγει τη λιγνίνη ως αποτελεσματικό πρόδρομο ινών άνθρακα, μειώνοντας το κόστος παραγωγής και αυξάνοντας τον όγκο της. Κυρίως όμως εστιάζει στη διεξαγωγή πρωτοπόρων διαδικασιών με γραμμές ροής και βελτιωμένο έλεγχο μέσω μιας μονάδας για πιλοτική συνεχή παραγωγή πολυμερικών ινών. Στην παρούσα εργασία, ίνες λιγνίνης-πολυμερών με διαμέτρους της τάξης των μm συντίθενται επιτυχώς μέσω ξηρής ινοποίησης και ινοποίησης τήγματος. Η ξηρή ινοποίηση (dry spinning) είναι η διαδικασία δημιουργίας ινών που μετατρέπει ένα διάλυμα πολυμερούς με υψηλή τάση ατμών σε μία στερεή ίνα με ελεγχόμενη εξάτμιση διαλύτη στη γραμμή ινοποίησης. Σε αυτή την εργασία, συντίθενται διαφορετικοί τύποι πολυμερικών ινών μέσω της ξηρής ινοποίησης. Αυτές οι ίνες χαρακτηρίζονται με ποικίλες τεχνικές χαρακτηρισμού. Όμως, σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιείται κυρίως η μέθοδος της ινοποίησης τήγματος (melt spinning), η οποία είναι και η πλέον αποτελεσματική για συνεχή παραγωγή πολυμερικών ινών. Η ινοποίηση τήγματος είναι η διαδικασία παραγωγής ινών κατά την οποία από στερεά υλικά δημιουργείται ένα ρευστό πολυμερικό τήγμα το οποίο εκβάλλεται από τη μήτρα εκβολής, συνήθως με κυλινδρικό στόμιο, και ακολούθως έρχεται σε επαφή με μικρούς κυλίνδρους έλασης, όπου ελάσσεται, επιμηκύνεται και οδεύει προς περιτύλιξη.Σε αυτό το στάδιο δοκιμάζονται ποικίλες συνθέσεις έτσι ώστε να διερευνηθεί η παραγωγή ενός σύνθετου υλικού που να περιέχει λιγνίνη και το οποίο να είναι ταυτόχρονα ινοποιήσιμο και ικανοποιητικά κατεργάσιμο σε επόμενα στάδια. Στη συνέχεια ελέγχεται η σταθεροποίηση και ανθρακοποίηση χρησιμοποιώντας ποικίλες μεθόδους, θερμικές και χημικές, όπως για παράδειγμα θερμική οξειδωτική σταθεροποίηση, θερμική σταθεροποίηση σε αδρανή ατμόσφαιρα, και χημική σταθεροποίηση – σουλφονίωση. Έπειτα εξετάζεται η δύναμη εφελκυσμού των παραχθέντων ινών, κατασκευάζοντας κατάλληλα σύνθετα ρητίνης – πολυμερικών ινών σύμφωνα με συγκεκριμένο πρότυπο (dog-bones). Τα δοκίμια αυτά υποβάλλονται σε δοκιμές εφελκυσμού και έτσι υπολογίζεται η δύναμη εφελκυσμού, ενώ συγκρίνονται τα μέτρα ελαστικότητας μεταξύ των διαφορετικών ινών, ώστε να βγει συμπέρασμα σχετικά με το πως συνδέεται η χημική σύνθεση της ίνας και οι μηχανικές της ιδιότητες. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι μηχανικές ιδιότητες αυτών των συνθέτων αποδείχθηκαν της ίδιας τάξης μεγέθους ή και καλύτερες από την πλειοψηφία των συνθέτων φυτικών ινών, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Ακόμα, ερευνάται η ηλεκτροχημική τροποποίηση εμπορικών ινών άνθρακα (ηλεκτροχημική οξείδωση), όπως επίσης γίνονται και ορισμένα πειράματα ηλεκτροπολυμερισμού μεθακρυλικού οξέος στην επιφάνεια των ινών και διερεύνηση της επίδρασης αυτών των τεχνικών στις μηχανικές τους ιδιότητες.

show abstract

Fabrication of CNT-dispersed CFRP using length-controlled CNTs: Measurement of CNT length and characterization of mechanical properties

Cited by 7 publications

References 10 publications

Reasons and remedies for the agglomeration of multilayered graphene and carbon nanotubes in polymers

Reasons and remedies for the agglomeration of multilayered graphene and carbon nanotubes in polymers

Effect of carbon nanotubes on curing characteristics of low energy electron beam curing CFRPs

Σύνθεση Προηγμένων Πολυμερών Και Διεργασίες/Τροποποιήσεις Σύνθετων Υλικών Με Βάση Τον Άνθρακα

Contact Info

Product

Resources

About