輪胎作為車(chē)輛接觸地面的唯一部分，其性能直接影響到車(chē)輛行駛的安全性，特別是遇到雨天的濕滑路面或寒冬的冰雪路面，輪胎的剎車(chē)性能對(duì)于安全駕駛起著決定性作用。
在石油價(jià)格攀升和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，節(jié)油的高性能輪胎已成為世界輪胎工業(yè)的發(fā)展方向。據(jù)了解，輪胎耗油占整車(chē)耗油比例約40%，通常輪胎滾動(dòng)阻力每降低10％，可使燃料消耗降低1%～2%。
因此，滾動(dòng)阻力低、抗?jié)窕阅芨?、耐磨性能?yōu)異的輪胎越來(lái)越受到消費(fèi)者的追捧！
圖1 高性能輪胎性能指標(biāo)
然而，這三者的性能很難平衡，往往顧此失彼。
同時(shí)提高這三項(xiàng)性能，通常需要在輪胎橡膠中添加納米填料。傳統(tǒng)的做法是添加炭黑、白炭黑等填料提高輪胎的性能，然而，很多國(guó)內(nèi)輪胎廠家添加這些填料并不能同時(shí)提高輪胎的這三項(xiàng)性能。
山東大展納米材料有限公司將自產(chǎn)的碳納米管添加至輪胎中，成功研發(fā)了碳納米管輪胎。與普通輪胎相比，碳納米管輪胎具有低滾動(dòng)阻力、高耐磨性能、高抗?jié)窕阅堋⒏呖轨o電性能和低碳節(jié)能等特性，即使在寒冬的冰雪路面上也能很容易剎車(chē)，并比普通輪胎使用壽命高出30%。
圖片來(lái)源于山東大展納米材料有限公司官網(wǎng)
那么，如此神奇的碳納米管材料到底是什么樣的呢？
碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。
圖2 碳納米管詳細(xì)性能
由于碳納米管具有優(yōu)良的電學(xué)和力學(xué)性能，被認(rèn)為是復(fù)合材料的理想添加相，在納米復(fù)合材料領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。同時(shí)，碳納米管在新能源、工程塑料、超級(jí)電容器等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。
圖3 碳納米管的應(yīng)用
然而，目前碳納米管的市場(chǎng)化應(yīng)用并不是很廣泛。碳納米管存在產(chǎn)量小、成本高、難以分散、進(jìn)入市場(chǎng)周期短等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了碳納米管市場(chǎng)化應(yīng)用。
圖4 碳納米管市場(chǎng)應(yīng)用所面臨的困難
因此，能低成本、批量化生產(chǎn)碳納米管并解決其分散問(wèn)題，是促進(jìn)碳納米管大步邁向市場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵。山東大展納米材料有限公司經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，在碳納米管的低成本、大規(guī)?；a(chǎn)以及研究碳納米管的功能化改性技術(shù)解決其分散性方面取得了巨大的成就。其采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)生產(chǎn)的碳納米管的價(jià)格可成倍降低。通過(guò)自主創(chuàng)新碳納米管表面修飾技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了在復(fù)合材料基體中良好的分散性，同時(shí)與橡膠保持極好的結(jié)合力，極大的改善了輪胎性能。
此外，山東大展納米材料有限公司通過(guò)對(duì)碳納米管改性，大幅度提高了碳納米管的力學(xué)性能。
圖5 山東大展納米材料有限公司制備的碳納米管的力學(xué)性能
山東大展納米材料有限公司生產(chǎn)的碳納米管添加到輪胎中，在性能相當(dāng)?shù)那闆r下，生產(chǎn)的全鋼胎輪胎是國(guó)際一流品牌輪胎售價(jià)的63%，極大的提高了我國(guó)出口輪胎的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
表1 添加了碳納米管后的輪胎售價(jià)與國(guó)際一流品牌售價(jià)對(duì)比
不僅如此，碳納米管作為中高壓電纜屏蔽料添加到半導(dǎo)電包帶中，達(dá)到同樣導(dǎo)電效果碳納米管的用量只需傳統(tǒng)材料導(dǎo)電炭黑的1/3。
圖6 碳納米管用于中高壓電纜屏蔽料
此外，碳納米管在工程塑料、新能源領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用，對(duì)于提高工程塑料的強(qiáng)度和韌性，提高鋰電池導(dǎo)電率和嵌鋰性能具有重要的作用。
碳納米管作為超級(jí)纖維，有著優(yōu)異的力學(xué)、導(dǎo)電、耐腐蝕等多方面性能，被視為最佳的納米增強(qiáng)材料。碳納米管與高分子材料（如工程塑料）復(fù)合時(shí)，會(huì)形成完整的結(jié)合界面，得到的復(fù)合材料表現(xiàn)出極好的韌性、強(qiáng)度、彈性、抗疲勞性、抗靜電性、吸收微波性、耐腐蝕、耐老化、散熱、阻燃等優(yōu)異性能。
碳納米管的表面能較高，容易發(fā)生團(tuán)聚，使它在聚合物中難以實(shí)現(xiàn)均勻分散。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大多數(shù)的配方由于納米管的分散性差以及對(duì)復(fù)合材料附著性差而沒(méi)有起到提高性能的作用。山東大展納米材料有限公司生產(chǎn)的碳納米管在低成本的基礎(chǔ)上解決了碳納米管自身結(jié)合力強(qiáng)，難以分散的問(wèn)題，是工程塑料增韌增強(qiáng)的理想添加劑。
圖7 碳納米管添加入工程塑料
由于碳納米管具有特殊管狀石墨結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的彈道電子傳導(dǎo)效應(yīng)，其室溫電導(dǎo)率可高達(dá)103S/cm，碳納米管的熱導(dǎo)率高達(dá)5800 W/(m·K)，MWCNTs的熱導(dǎo)率也有3000W/(m·K)。 同時(shí)，定向生長(zhǎng)的三維碳納米管陣列具有優(yōu)異的力學(xué)性能。因此，將碳納米管用作電極材料的三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)或?qū)щ妱?，既可以提高電極的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，也可增強(qiáng)電極的力學(xué)性能，同時(shí)碳納米管還具有優(yōu)異的嵌鋰性能。山東大展納米材料有限公司生產(chǎn)的碳納米管能有效的解決碳納米管的分散問(wèn)題，添加到鋰電池中可以有效提高電極材料的導(dǎo)電性能，同時(shí)提高鋰電池的嵌鋰性能，是鋰電池材料理想的導(dǎo)電劑。
在環(huán)保呼聲高漲的背景下，我國(guó)的制造業(yè)駛向了智能化、綠色低碳化的快車(chē)道。山東大展納米材料有限公司生產(chǎn)碳納米管的整個(gè)生產(chǎn)流程沒(méi)有廢水產(chǎn)生。該公司研究采用赤泥做催化劑生產(chǎn)碳納米管，既節(jié)約成本，又實(shí)現(xiàn)了赤泥的綜合利用。通過(guò)產(chǎn)業(yè)延伸與深加工，實(shí)驗(yàn)制備出多種有機(jī)化碳納米管，突破了碳納米管的有機(jī)改性技術(shù)，進(jìn)一步拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。未來(lái)，山東大展納米材料有限公司在不同行業(yè)將實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的工業(yè)化拓展。
圖9 山東大展納米材料有限公司制備的碳納米管的應(yīng)用領(lǐng)域
山東大展納米材料有限公司成立于2011年，位于化工新材料集中地山東淄博。公司致力于碳納米材料的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，專注于碳納米材料在橡膠、塑料等復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
“實(shí)現(xiàn)碳納米管大工業(yè)化生產(chǎn)”是山東大展納米材料有限公司的使命。碳納米管連續(xù)化生產(chǎn)線使得碳納米管的生產(chǎn)成本成倍的降低；規(guī)?；a(chǎn)降低成本和納米材料應(yīng)用技術(shù)，兩個(gè)問(wèn)題的同時(shí)解決使得碳納米管在輪胎中的應(yīng)用成為可能，我們?cè)谌蚴准彝苿?dòng)碳納米管工業(yè)化應(yīng)用于輪胎。
在塑料領(lǐng)域，山東大展納米材料有限公司用碳納米管替代導(dǎo)電炭黑，較少的用量使塑料有更優(yōu)秀的綜合性能，降低電器、汽車(chē)等零部件的成本；在橡膠領(lǐng)域，通過(guò)在輪胎里面添加碳管，改善輪胎的耐磨、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，極大延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。
“技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值”是山東大展納米材料有限公司的追求。在他們孜孜追求技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，輔以商業(yè)模式創(chuàng)新，期望對(duì)現(xiàn)有行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)做出貢獻(xiàn)，并為社會(huì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
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