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Multi-walled carbon nanotube/polyurethane electrothermal films
Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures ( IF 2.3 ) Pub Date : 2020-07-17 , DOI: 10.1080/1536383x.2020.1794852
Jin-Jin Jiang 1, 2, 3 , Wan-Peng Li 3 , Ying Shu 3 , Li Xu 3 , Huan Zhang 1, 2, 3 , Wen-Jing Liu 3 , Xiao-Lin Long 3 , Chang-Liang Zhou 3 , Lei Wang 3 , Mei-Zhen Qu 1, 3
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Abstract Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were prepared by pyrolysis of cheap natural gas over Ni/La2O3-MgO catalyst at 740 °C. The purified MWNTs were easily dispersed by ball milling method and aqueous dispersion with 10 wt% MWNT concentration was obtained. MWNT aqueous dispersion was mixed with waterborne polyurethane to prepare MWNT-polyurethane composite films containing 20–60 wt% MWNTs on PET substrate by a rod-coating method. The electrical resistivity of composite films decreased from 0.38 Ω·cm of the film with 20 wt% MWNTs to 0.032 Ω·cm of the film with 60 wt% MWNTs owing to gradual formation of a more efficient MWNT conductive network. The time-dependent temperature curves indicated that the steady-state temperature of MWNT-polyurethane composite films as electric heating elements was positively correlated with MWNT content and applied voltage. For the composite film (4 cm × 4 cm heating area) with 40 wt% MWNTs, the steady-state temperature was 41.4 °C, 54.5 °C and 70.2 °C, respectively, at 5 V, 7.5 V and 10 V, while that of the composite film with 50 wt% MWNTs can reach 48.6 °C, 69.7 °C and 95.5 °C, respectively, under 5 V, 7.5 V and 10 V. Furthermore, aqueous dispersion with 14 wt% MWNTs could also be easily and well dispersed. The composite film with 50 wt% MWNTs prepared by 14 wt% of MWNT dispersion showed higher steady-state temperature of 53.6 °C, 82.5 °C and 120.2 °C, respectively, at 5 V, 7.5 V and 10 V.

中文翻译:

多壁碳纳米管/聚氨酯电热膜

摘要 廉价天然气在 Ni/La2O3-MgO 催化剂上于 740 °C 热解制备多壁碳纳米管 (MWNTs)。纯化后的 MWNTs 很容易通过球磨法分散,得到 10 wt% MWNT 浓度的水分散体。将MWNT水分散体与水性聚氨酯混合,通过棒涂法在PET基材上制备含有20-60wt%MWNT的MWNT-聚氨酯复合薄膜。由于更有效的MWNT导电网络的逐渐形成,复合膜的电阻率从含有20 wt% MWNTs的薄膜的0.38 Ω·cm降低到含有60 wt% MWNTs的薄膜的0.032 Ω·cm。随时间变化的温度曲线表明,作为电热元件的多壁碳纳米管-聚氨酯复合薄膜的稳态温度与多壁碳纳米管含量和外加电压呈正相关。对于具有 40 wt% MWNTs 的复合膜(4 cm × 4 cm 加热面积),稳态温度分别为 41.4 °C、54.5 °C 和 70.2 °C,分别为 5 V、7.5 V 和 10 V,而在 5 V、7.5 V 和 10 V 下,含有 50 wt% MWNTs 的复合膜的温度分别达到 48.6 °C、69.7 °C 和 95.5 °C。此外,含有 14 wt% MWNTs 的水分散体也可以很容易地和很好分散。由 14 wt% MWNT 分散体制备的 50 wt% MWNT 复合膜在 5 V、7.5 V 和 10 V 下分别显示出更高的稳态温度,分别为 53.6 °C、82.5 °C 和 120.2 °C。对于具有 40 wt% MWNTs 的复合膜(4 cm × 4 cm 加热面积),稳态温度分别为 41.4 °C、54.5 °C 和 70.2 °C,分别为 5 V、7.5 V 和 10 V,而在 5 V、7.5 V 和 10 V 下,含有 50 wt% MWNTs 的复合膜的温度分别达到 48.6 °C、69.7 °C 和 95.5 °C。此外,含有 14 wt% MWNTs 的水分散体也可以很容易地和很好分散。由 14 wt% MWNT 分散体制备的 50 wt% MWNT 复合膜在 5 V、7.5 V 和 10 V 下分别显示出更高的稳态温度,分别为 53.6 °C、82.5 °C 和 120.2 °C。对于具有 40 wt% MWNTs 的复合膜(4 cm × 4 cm 加热面积),稳态温度分别为 41.4 °C、54.5 °C 和 70.2 °C,分别为 5 V、7.5 V 和 10 V,而在 5 V、7.5 V 和 10 V 下,含有 50 wt% MWNTs 的复合膜的温度分别达到 48.6 °C、69.7 °C 和 95.5 °C。此外,含有 14 wt% MWNTs 的水分散体也可以很容易地和很好分散。由 14 wt% MWNT 分散体制备的 50 wt% MWNT 复合膜在 5 V、7.5 V 和 10 V 下分别显示出更高的稳态温度,分别为 53.6 °C、82.5 °C 和 120.2 °C。含有 14 wt% MWNTs 的水分散体也可以很容易地很好地分散。由 14 wt% MWNT 分散体制备的 50 wt% MWNT 复合膜在 5 V、7.5 V 和 10 V 下分别显示出更高的稳态温度,分别为 53.6 °C、82.5 °C 和 120.2 °C。含有 14 wt% MWNTs 的水分散体也可以很容易地很好地分散。由 14 wt% MWNT 分散体制备的 50 wt% MWNT 复合膜在 5 V、7.5 V 和 10 V 下分别显示出更高的稳态温度,分别为 53.6 °C、82.5 °C 和 120.2 °C。
更新日期:2020-07-17
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