Nanotubes de carbone et nanocomposites: une revue des

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Nanotubes de carbone et nanocomposites: une revue
des applications industrielles
Nanomines, Paris, janvier 2008
Presented by
Géraldine DUPIN
Product Development Researcher
Nanocyl s.a
[email protected]
US Offices
Tel : +1 781 261 9778
Fax : +1 781 261 9769
[email protected]
Nanocyl Headquaters Belgium
Tel : +32 71 750 380
Fax : +32 71 750 390
[email protected]
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Sujets
1. Nanocyl en quelques mots
2. Revue des principales applications des
nanotubes de carbone
3. Dernières avancées
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Nanocyl en quelques mots
• Fondée en 2002
• Entreprise privée
• Equipe d’environ 40 employés qualifiés
• Bureaux de vente en Belgique, USA (Boston, MA), Chine (Shanghai)
• Equipe de recherche internationale
• Engagement dans 7 projets de recherche Européen, dont un sous propre
tutelle
• L’un des plus grands producteurs de nanotubes de carbone au monde
(Sambreville, Belgium), avec, depuis octobre, la mise en place d’une
unité de production de plus de 35tonnes
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Lignes de produits
Ligne
Produits
Description
Nanocyl ® 7000
Poudre de nanotubes de carbone
multi-usages (capacité de
plusieurs tonnes)
PlastiCyl ™
e.g. PA 1501, PC 1501
Masterbatches thermoplastiques
(capacité de plusieurs tonnes)
Nanocyl ® 1100, 2100, 3100 and 9000
Disponibles en petites quantité (1
à plusieurs Kg)- pour utilisation
académique et R&D
Industrial products
Research grades
series
Dispersions
EpoCyl ™ BPA -MR01, EC01
AquaCyl ™ AQ0101
Dispersions Epoxy et aqueuses
(capacités de quelques Kg ou
litres)
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Le savoir faire de Nanocyl: des CNTs sur mesure
Conductivity, S/m
– Diamètre
à façon electrical conductivity vs. source of CNT
Composite
• MWCNT avec différents diamètres externes (fonction de la température)
1,E+03 à façon
– Longueur
• De 300 nm jusque 1.5 µm
1,E+01
1,E-01de surface
– Chimie
• Nanotubes revêtus de HDPE
1,E-03
• Surface fonctionnalisée:
1,E-05
– NH2
1,E-07
– COOH
1,E-09
– SH
1,E-11
– OH
0
1
2
3
NC7000
CNT 1
CNT 2
CNT 3
4
5
6
7
8
Carbon loading, wt. %
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Le savoir faire de Nanocyl: la mise en œuvre des CNTs
Volume resistivity (Ω .cm) vs CNT loading (%) for PA 66
Direct co mpo unding
Co ncentrate dilutio n
Après leur synthèse les nanotubes
sont fortement agglomérés, ce qui
influe sur leur dispersion dans les
matrices.
1E+18
1,00E+10
De par l’utilisation d’outils variés et de nombreuses améliorations sur
des produits existants, Nanocyl a développé un savoir faire permettant
une exploitation de la qualité des nanotubes toujours améliorée
1,90E+06
3,90E+04
1,20E+04
1,60E+03
4,73E+02
1,08E+02
5,80E+01
6
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Revue des applications des CNTs de Nanocyl®
• Thermoplastiques & Thermodurs
• Décharge électrostatique (ESD)
» lignes d’admission d’essence pour automobile
» Par ex, charge de NC7000 dans nylons & polyacétal (104 Ohm/square) = 2 +- 0.5 wt.%
» emballage de pièces électroniques
» pièces d’ingénierie électriques et chimiques
• Peintures électrostatiques
» Pièces automobiles extérieures
» Industries
• Composites renforcés
» Equipement sportif
» Elastomères hautes performances
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Autres applications
• Films de spécialité, revêtements, adhésifs
• Peintures et revêtements conducteurs
• Films transparents antistatiques
Courtesy of Daido Corp. and Sumita
Nanotechnologies Inc.
• Adhésifs conducteurs et antistatiques
• Papiers conducteurs (rétroviseurs extérieurs
dégivrants, chauffage de sièges,…)
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Dernières avancées
1. MB de spécialité
•MB textile
• pour la production de fibres techniques utilisée pour les textiles d’haute
ténacité (courroies de transmission, …)
•Propriétés antistatiques/conductrices et mécaniques
•MB feu
• protection à la flamme dans les transports (aéronautique, automobile,…)
•avantages: retard à la flamme, moins de fumées, propagation de la flamme
supprimée… sans utilisation d’halogènes
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2. Peintures anti-feu
Protection de plaques métalliques pour le retard à la
flamme, la dissipation de chaleur, mise en œuvre aisée, …
3. Systèmes liquides
•Fluides calorifiques (systèmes de refroidissement), huiles
(lubrifiants), revêtements transparents (films antistatiques)
Temperature (°C)
4. revêtements anti-chaleur
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Unprotected
2mm ThermoCyl
4 mm ThermoCyl
0
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
Time (sec)
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5. revêtements anti-feu
•
Protection de mousses polyuréthane
Mousse imprégnée:
Gouttes
enflammées
Apparition d’un effet de
charring
Combustion plus lente
Mousse non
imprégnée
En phase de passer l’ UL 94 V0 et M1
D’autres qualifications sont en cours
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6. Thermodurs
• Résistance à la fracture de résines thermodurcissables
Fracture Toughness - G1C [J/m2]
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Standard Resin for Hot- SR charged with untreated
Melt Pre-Preg Processes
MWCNT
(SR)
SR charged with thinMWCNT
SR resin charged with
modified MWCNT
Le contrôle des paramètres morphologiques des CNTs permet des améliorations
significatives des propriétés mécaniques, notamment la résistance à la fracture.
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7. Opportunités à long terme
– Carbon/carbon et carbon/ceramics (par ex: disques de
frein, nez…) pour lesquels la phase amorphe du
graphite est substituée par un réseau uniquement
constitué de CNT
– avantages: temperature plus faible (800-900 °C vs plus de
1.800 °C), temps plus court (quelques hours vs plusieurs
semaines), conductivités thermique et électrique plus élevées
– Senseurs quantitatifs et qualitatifs (rubrique FP6 du
programme INTELTEX), dans le but d’obtenir des
fibres à faculté de sensation pour les vapeurs
chimiques, liquides, température, contrainte, …
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