Published March 4, 2015 | Version v1
Publication Open

The impact of different multi-walled carbon nanotubes on the X-band microwave absorption of their epoxy nanocomposites

Creators

  • 1. Ho Chi Minh City University of Technology

Description

Carbon nanotube (CNT) characteristics, besides the processing conditions, can change significantly the microwave absorption behavior of CNT/polymer composites. In this study, we investigated the influence of three commercial multi-walled CNT materials with various diameters and length-to-diameter aspect ratios on the X-band microwave absorption of epoxy nanocomposites with CNT contents from 0.125 to 2 wt%, prepared by two dispersion methods, i.e. in solution with surfactant-aiding and via ball-milling.The laser diffraction particle size and TEM analysis showed that both methods produced good dispersions at the microscopic level of CNTs. Both a high aspect ratio resulting in nanotube alignment trend and good infiltration of the matrix in the individual nanotubes, which was indicated by high Brookfield viscosities at low CNT contents of CNT/epoxy dispersions, are important factors to achieve composites with high microwave absorption characteristics. The multi-walled carbon nanotube (MWCNT) with the largest aspect ratio resulted in composites with the best X-band microwave absorption performance, which is considerably better than that of reported pristine CNT/polymer composites with similar or lower thicknesses and CNT loadings below 4 wt%.A high aspect ratio of CNTs resulting in microscopic alignment trend of nanotubes as well as a good level of micro-scale CNT dispersion resulting from good CNT-matrix interactions are crucial to obtain effective microwave absorption performance. This study demonstrated that effective radar absorbing MWCNT/epoxy nanocomposites having small matching thicknesses of 2-3 mm and very low filler contents of 0.25-0.5 wt%, with microwave energy absorption in the X-band region above 90% and maximum absorption peak values above 97%, could be obtained via simple processing methods, which is promising for mass production in industrial applications. Graphical AbstractComparison of the X-band microwave reflection loss of epoxy composites of various commercial multi-walled carbon nanotube materials.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن لخصائص الأنابيب النانوية الكربونية (CNT)، إلى جانب ظروف المعالجة، أن تغير بشكل كبير سلوك امتصاص الموجات الدقيقة لمركبات CNT/البوليمر. في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في تأثير ثلاث مواد تجارية متعددة الجدران CNT بأقطار مختلفة ونسب الطول إلى القطر على امتصاص الموجات الدقيقة X - band لمركبات الإيبوكسي النانوية مع محتويات CNT من 0.125 إلى 2 ٪ بالوزن، تم تحضيرها بواسطة طريقتين للتشتت، أي في محلول مع مساعدة خافضة للتوتر السطحي وعبر طحن الكرة. أظهر حجم جسيم حيود الليزر وتحليل TEM أن كلتا الطريقتين أنتجتا مشتتات جيدة على المستوى المجهري لـ CNTs. كل من نسبة العرض إلى الارتفاع العالية التي تؤدي إلى اتجاه محاذاة الأنابيب النانوية والتسلل الجيد للمصفوفة في الأنابيب النانوية الفردية، والتي تم الإشارة إليها من خلال لزوجة بروكفيلد العالية عند محتويات منخفضة من CNT لتشتت CNT/الإيبوكسي، هي عوامل مهمة لتحقيق المواد المركبة ذات خصائص امتصاص عالية للميكروويف. نتج عن الأنبوب النانوي الكربوني متعدد الجدران (MWCNT) مع أكبر نسبة عرض إلى ارتفاع مركبات ذات أفضل أداء لامتصاص الموجات الدقيقة على النطاق X، وهو أفضل بكثير من مركبات CNT/البوليمر البكر التي تم الإبلاغ عنها بسماكات مماثلة أو أقل وتحميلات CNT أقل من 4 ٪ بالوزن. نسبة عرض إلى ارتفاع CNTs مما أدى إلى اتجاه محاذاة مجهرية للأنابيب النانوية بالإضافة إلى مستوى جيد من تشتت CNT على النطاق الصغير الناتج عن تفاعلات مصفوفة CNT الجيدة أمر بالغ الأهمية للحصول على أداء امتصاص الميكروويف الفعال. أظهرت هذه الدراسة أنه يمكن الحصول على الرادار الفعال الذي يمتص المركبات النانوية MWCNT/EPOXY بسماكات مطابقة صغيرة تتراوح بين 2-3 مم ومحتويات حشو منخفضة جدًا تتراوح بين 0.25-0.5 ٪ بالوزن، مع امتصاص طاقة الميكروويف في منطقة النطاق X أعلى من 90 ٪ والحد الأقصى لقيم ذروة الامتصاص أعلى من 97 ٪، عبر طرق معالجة بسيطة، وهو أمر واعد للإنتاج الضخم في التطبيقات الصناعية. الملخص الرسومي مقارنة لفقدان انعكاس الموجات الدقيقة للنطاق X لمركبات الإيبوكسي لمختلف المواد النانوية الكربونية متعددة الجدران التجارية.

Translated Description (French)

Les caractéristiques des nanotubes de carbone (CNT), outre les conditions de traitement, peuvent modifier de manière significative le comportement d'absorption des micro-ondes des composites CNT/polymère. Dans cette étude, nous avons étudié l'influence de trois matériaux commerciaux à CNT multi-parois avec différents diamètres et rapports longueur/diamètre sur l'absorption micro-onde en bande X de nanocomposites époxy avec des teneurs en CNT de 0,125 à 2% enpoids, préparés par deux méthodes de dispersion, c'est-à-dire en solution avec tensioactif et par broyage à billes. La taille des particules de diffraction laser et l'analyse met ont montré que les deux méthodes produisaient de bonnes dispersions au niveau microscopique des CNT. Un rapport d'aspect élevé entraînant une tendance à l'alignement des nanotubes et une bonne infiltration de la matrice dans les nanotubes individuels, ce qui a été indiqué par des viscosités Brookfield élevées à de faibles teneurs en CNT des dispersions CNT/époxy, sont des facteurs importants pour obtenir des composites avec des caractéristiques d'absorption des micro-ondes élevées. Le nanotube de carbone à parois multiples (MWCNT) avec le plus grand rapport d'aspect a donné des composites avec la meilleure performance d'absorption des micro-ondes dans la bande X, qui est considérablement meilleure que celle des composites CNT/polymère primitifs rapportés avec des épaisseurs similaires ou inférieures et des charges de CNT inférieures à 4 % en poids. Un rapport d'aspect élevé des CNT résultant en une tendance d'alignement microscopique des nanotubes ainsi qu'un bon niveau de dispersion de CNT à l'échelle microscopique résultant de bonnes interactions CNT-matrice sont cruciaux pour obtenir une performance d'absorption des micro-ondes efficace. Cette étude a démontré que les nanocomposites MWCNT/époxy absorbants radar efficaces ayant de petites épaisseurs correspondantes de 2-3 mm et des teneurs en charge très faibles de 0,25-0,5% en poids, avec une absorption d'énergie micro-onde dans la région de la bande X supérieure à 90% et des valeurs maximales d'absorption supérieures à 97%, pouvaient être obtenus par des méthodes de traitement simples, ce qui est prometteur pour la production de masse dans les applications industrielles. Graphical AbstractComparison of the X-band microwave reflection loss of epoxy composites of various commercial multi-walled carbon nanotube materials.

Translated Description (Spanish)

Las características de los nanotubos de carbono (CNT), además de las condiciones de procesamiento, pueden cambiar significativamente el comportamiento de absorción de microondas de los compuestos CNT/polímero. En este estudio, investigamos la influencia de tres materiales comerciales de CNT de paredes múltiples con varios diámetros y relaciones de aspecto de longitud a diámetro en la absorción de microondas en banda X de nanocompuestos epoxídicos con contenidos de CNT de 0.125 a 2% enpeso, preparados por dos métodos de dispersión, es decir, en solución con ayuda de tensioactivos y mediante molienda de bolas. El tamaño de partícula de difracción láser y el análisis TEM mostraron que ambos métodos produjeron buenas dispersiones a nivel microscópico de los CNT. Tanto una alta relación de aspecto que da como resultado una tendencia de alineación de nanotubos como una buena infiltración de la matriz en los nanotubos individuales, lo que se indicó por las altas viscosidades de Brookfield a bajos contenidos de CNT de las dispersiones de CNT/epoxi, son factores importantes para lograr materiales compuestos con altas características de absorción de microondas. El nanotubo de carbono de paredes múltiples (MWCNT) con la mayor relación de aspecto dio como resultado compuestos con el mejor rendimiento de absorción de microondas de banda X, que es considerablemente mejor que el de los compuestos de CNT/polímero prístinos informados con espesores similares o inferiores y cargas de CNT por debajo del 4% enpeso. Una alta relación de aspecto de los CNT que da como resultado una tendencia de alineación microscópica de los nanotubos, así como un buen nivel de dispersión de CNT a microescala resultante de buenas interacciones CNT-matriz son cruciales para obtener un rendimiento de absorción de microondas eficaz. Este estudio demostró que los nanocompuestos de MWCNT/epoxi absorbentes de radar efectivos que tienen pequeños espesores coincidentes de 2-3 mm y contenidos de relleno muy bajos de 0.25-0.5% en peso, con absorción de energía de microondas en la región de banda X por encima del 90% y valores máximos de absorción máximos por encima del 97%, podrían obtenerse a través de métodos de procesamiento simples, lo que es prometedor para la producción en masa en aplicaciones industriales. Resumen gráficoComparación de la pérdida de reflexión de microondas en banda X de compuestos epoxi de varios materiales comerciales de nanotubos de carbono de paredes múltiples.

Files

s13065-015-0087-2.pdf

Files (2.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ea19ac387fdc10738b8c5b2e36782373
2.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير الأنابيب النانوية الكربونية المختلفة متعددة الجدران على امتصاص الموجات الدقيقة ذات النطاق X لمركباتها النانوية الإيبوكسية
Translated title (French)
L'impact de différents nanotubes de carbone à parois multiples sur l'absorption des micro-ondes en bande X de leurs nanocomposites époxy
Translated title (Spanish)
El impacto de diferentes nanotubos de carbono de paredes múltiples en la absorción de microondas en banda X de sus nanocompuestos epoxi

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2125519373
DOI
10.1186/s13065-015-0087-2

Is supplement to
https://openalex.org/W4368374040 (Other)
https://openalex.org/W342540287 (Other)
https://openalex.org/W3106742166 (Other)
https://openalex.org/W2770534216 (Other)
https://openalex.org/W2373208509 (Other)
https://openalex.org/W2355223812 (Other)
https://openalex.org/W2037314511 (Other)
https://openalex.org/W2018255217 (Other)
https://openalex.org/W1968668465 (Other)
https://openalex.org/W1564241604 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1728646685
  • https://openalex.org/W1970772018
  • https://openalex.org/W1971761493
  • https://openalex.org/W1972357294
  • https://openalex.org/W1972776636
  • https://openalex.org/W1976143169
  • https://openalex.org/W1977493896
  • https://openalex.org/W1986450973
  • https://openalex.org/W1987073198
  • https://openalex.org/W1987912354
  • https://openalex.org/W1988310931
  • https://openalex.org/W1990338557
  • https://openalex.org/W1991093445
  • https://openalex.org/W1991436055
  • https://openalex.org/W1994405235
  • https://openalex.org/W2001314915
  • https://openalex.org/W2003557820
  • https://openalex.org/W2007853905
  • https://openalex.org/W2009812626
  • https://openalex.org/W2015296916
  • https://openalex.org/W2015367950
  • https://openalex.org/W2016148222
  • https://openalex.org/W2017847242
  • https://openalex.org/W2019003435
  • https://openalex.org/W2019054297
  • https://openalex.org/W2020196283
  • https://openalex.org/W2021693522
  • https://openalex.org/W2027021156
  • https://openalex.org/W2028149830
  • https://openalex.org/W2028665130
  • https://openalex.org/W2029256666
  • https://openalex.org/W2033464102
  • https://openalex.org/W2034292079
  • https://openalex.org/W2034395828
  • https://openalex.org/W2037159346
  • https://openalex.org/W2038931133
  • https://openalex.org/W2040668243
  • https://openalex.org/W2043261348
  • https://openalex.org/W2043835079
  • https://openalex.org/W2045982146
  • https://openalex.org/W2050986071
  • https://openalex.org/W2053272705
  • https://openalex.org/W2053533503
  • https://openalex.org/W2053908839
  • https://openalex.org/W2063246312
  • https://openalex.org/W2064334880
  • https://openalex.org/W2064897651
  • https://openalex.org/W2067435702
  • https://openalex.org/W2067887001
  • https://openalex.org/W2068580790
  • https://openalex.org/W2069531554
  • https://openalex.org/W2072309488
  • https://openalex.org/W2073717832
  • https://openalex.org/W2090066018
  • https://openalex.org/W2090801926
  • https://openalex.org/W2093433083
  • https://openalex.org/W2095403323
  • https://openalex.org/W2098862945
  • https://openalex.org/W2110362151
  • https://openalex.org/W2123471088
  • https://openalex.org/W2123799129
  • https://openalex.org/W2130960900
  • https://openalex.org/W2133892220
  • https://openalex.org/W2135352946
  • https://openalex.org/W2137305157
  • https://openalex.org/W2140588405
  • https://openalex.org/W2140746165
  • https://openalex.org/W2143128689
  • https://openalex.org/W2155977927
  • https://openalex.org/W2325454356
  • https://openalex.org/W2334213029