日本瑞翁(Zeon)在“國(guó)際納米科技綜合展及技術(shù)會(huì)議(nano tech 2016，2016年1月27～29日在東京國(guó)際展覽中心舉行)”上展出了2016年1月開始實(shí)際供貨的單層碳納米管(SCNT，商品名稱為“ZEONANO SG101”)。

圖1

　　展品中備受關(guān)注的是在橡膠中混合了SCNT的復(fù)合材料。該公司曾宣傳說(shuō)這種復(fù)合材料能發(fā)揮前所未有的高導(dǎo)電性。

　　該公司展出的SCNT是被稱作夢(mèng)幻新材料的、由六碳環(huán)組成的單層碳原子“網(wǎng)”卷成的碳管(圖1)。開發(fā)出SCNT高效制造方法的日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所表示“這是有鋼的20倍強(qiáng)度、10倍銅的導(dǎo)熱率、鋁的一半密度和10倍硅的電子遷移率的夢(mèng)幻般的新材料”。但這是SCNT呈六角形結(jié)合的碳原子網(wǎng)在基本沒(méi)有破口等缺陷時(shí)的數(shù)值，這種高性能是從理論上推斷得出的，業(yè)界一般認(rèn)為，要想減少缺陷并且以低成本生產(chǎn)，比預(yù)想得要困難。

　　瑞翁是從2015年11月中旬開始生產(chǎn)這種SCNT的。在11月4日的記者發(fā)布會(huì)上曾說(shuō)“11月11日將在該公司德山工廠內(nèi)舉行SCNT制造工廠的竣工儀式，開始投產(chǎn)”。當(dāng)時(shí)介紹說(shuō)“首先要確保一定量的庫(kù)存并保證品質(zhì)，因此實(shí)際將從2016年1月開始供貨”。生產(chǎn)規(guī)模未公布，價(jià)格將控制在“200萬(wàn)日元/1kg左右”。

　　制造將使用以日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所2004年11月發(fā)現(xiàn)的高效量產(chǎn)法“超速生長(zhǎng)法”為基礎(chǔ)制造的SGCNT。如果能夠確保一定的產(chǎn)量，且制造工廠能進(jìn)入穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)，則品質(zhì)也會(huì)穩(wěn)定，還可以保證品質(zhì)。因此，確保首批SCNT用戶是關(guān)鍵所在。

　　復(fù)合化技術(shù)的關(guān)鍵是母料

　　其用途的突破口，是應(yīng)用范圍廣的橡膠復(fù)合材料。橡膠復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是“母料”，就是能夠使SCNT均勻分散于橡膠中的中間材料。負(fù)責(zé)SCNT銷售和技術(shù)經(jīng)營(yíng)的子公司Zeon Nano Technology(東京都千代田區(qū))代表董事社長(zhǎng)荒川公平說(shuō)“還將提供母料”。

　　日本瑞翁(Zeon)還開發(fā)了制造SCNT與其他材料的復(fù)合材料用的分散技術(shù)。該公司SCNT的目錄參數(shù)為平均直徑3～5nm，在長(zhǎng)度方向一致的“SCNT集合體”上的長(zhǎng)度為300～500μm。由于SCNT細(xì)長(zhǎng)，因此在橡膠、塑料、鋁及銅等金屬等的母相中，使SCNT均勻分散來(lái)制作復(fù)合材料在技術(shù)上有相當(dāng)難度。分散化技術(shù)，已與技術(shù)組合——單層CNT融合新技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)(TASC)合作開發(fā)完成。TASC成立于2010年5月，除該公司外，還有用戶企業(yè)加盟。分散化技術(shù)相關(guān)專利及經(jīng)驗(yàn)由該技術(shù)組合持有并管理。

　　瑞翁因是特殊橡膠領(lǐng)域的大企業(yè)，作為SCNT的用途，打算首先推出橡膠復(fù)合材料。在nano tech 2016上，該公司公布了在橡膠中以5phr(重量100份的橡膠中混合5份SCNT，重量比大約為4%)混合SCNT的復(fù)合材料的性能。對(duì)比對(duì)象為碳黑(CB)的微細(xì)碳顆粒，據(jù)稱，分散并配合了SCNT的復(fù)合材料在150℃下的拉伸強(qiáng)度提高到13M～14萬(wàn)億帕，是配合碳黑時(shí)的約2倍(圖2)。“120℃下固定荷重時(shí)的疲勞強(qiáng)度也提高到約2倍”。這種性能，是分散了SCNT的結(jié)果，與單純混合相比，性能大幅提高。

　　瑞翁目前準(zhǔn)備了丁腈橡膠(NBR)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、丙烯橡膠(ACM)、氟橡膠及硅橡膠等橡膠，“可以制作導(dǎo)電率高的橡膠復(fù)合材料”。