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轮胎作为车辆接触地面的唯一部分，其性能直接影响到车辆行驶的安全性，特别是遇到雨天的湿滑路面或寒冬的冰雪路面，轮胎的刹车性能对于安全驾驶起着决定性作用。 在石油价格攀升和环境保护的双重压力下，节油的高性能轮胎已成为世界轮胎工业的发展方向。据了解，轮胎耗油占整车耗油比例约40%，通常轮胎滚动阻力每降低10％，可使燃料消耗降低1%～2%。 因此，滚动阻力低、抗湿滑性能高、耐磨性能优异的轮胎越来越受到消费者的追捧！ 图1 高性能轮胎性能指标
然而，这三者的性能很难平衡，往往顾此失彼。 同时提高这三项性能，通常需要在轮胎橡胶中添加纳米填料。传统的做法是添加炭黑、白炭黑等填料提高轮胎的性能，然而，很多国内轮胎厂家添加这些填料并不能同时提高轮胎的这三项性能。 山东大展纳米材料有限公司将自产的碳纳米管添加至轮胎中，成功研发了碳纳米管轮胎。与普通轮胎相比，碳纳米管轮胎具有低滚动阻力、高耐磨性能、高抗湿滑性能、高抗静电性能和低碳节能等特性，即使在寒冬的冰雪路面上也能很容易刹车，并比普通轮胎使用寿命高出30%。 图片来源于山东大展纳米材料有限公司官网
那么，如此神奇的碳纳米管材料到底是什么样的呢？ 碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。 图2 碳纳米管详细性能 由于碳纳米管具有优良的电学和力学性能，被认为是复合材料的理想添加相，在纳米复合材料领域有着巨大的应用潜力。同时，碳纳米管在新能源、工程塑料、超级电容器等领域也得到广泛应用。 图3 碳纳米管的应用
然而，目前碳纳米管的市场化应用并不是很广泛。碳纳米管存在产量小、成本高、难以分散、进入市场周期短等问题，严重阻碍了碳纳米管市场化应用。 图4 碳纳米管市场应用所面临的困难
因此，能低成本、批量化生产碳纳米管并解决其分散问题，是促进碳纳米管大步迈向市场应用的关键。山东大展纳米材料有限公司经过数年的研究，在碳纳米管的低成本、大规模化生产以及研究碳纳米管的功能化改性技术解决其分散性方面取得了巨大的成就。其采用自主知识产权生产的碳纳米管的价格可成倍降低。通过自主创新碳纳米管表面修饰技术，成功实现了在复合材料基体中良好的分散性，同时与橡胶保持极好的结合力，极大的改善了轮胎性能。 此外，山东大展纳米材料有限公司通过对碳纳米管改性，大幅度提高了碳纳米管的力学性能。 图5 山东大展纳米材料有限公司制备的碳纳米管的力学性能
山东大展纳米材料有限公司生产的碳纳米管添加到轮胎中，在性能相当的情况下，生产的全钢胎轮胎是国际一流品牌轮胎售价的63%，极大的提高了我国出口轮胎的国际竞争力。
表1 添加了碳纳米管后的轮胎售价与国际一流品牌售价对比 不仅如此，碳纳米管作为中高压电缆屏蔽料添加到半导电包带中，达到同样导电效果碳纳米管的用量只需传统材料导电炭黑的1/3。 图6 碳纳米管用于中高压电缆屏蔽料 此外，碳纳米管在工程塑料、新能源领域也具有重要的应用，对于提高工程塑料的强度和韧性，提高锂电池导电率和嵌锂性能具有重要的作用。 碳纳米管作为超级纤维，有着优异的力学、导电、耐腐蚀等多方面性能，被视为最佳的纳米增强材料。碳纳米管与高分子材料（如工程塑料）复合时，会形成完整的结合界面，得到的复合材料表现出极好的韧性、强度、弹性、抗疲劳性、抗静电性、吸收微波性、耐腐蚀、耐老化、散热、阻燃等优异性能。 碳纳米管的表面能较高，容易发生团聚，使它在聚合物中难以实现均匀分散。实际生产过程中，大多数的配方由于纳米管的分散性差以及对复合材料附着性差而没有起到提高性能的作用。山东大展纳米材料有限公司生产的碳纳米管在低成本的基础上解决了碳纳米管自身结合力强，难以分散的问题，是工程塑料增韧增强的理想添加剂。
图7 碳纳米管添加入工程塑料 由于碳纳米管具有特殊管状石墨结构以及独特的弹道电子传导效应，其室温电导率可高达103S/cm，碳纳米管的热导率高达5800 W/(m·K)，MWCNTs的热导率也有3000W/(m·K)。 同时，定向生长的三维碳纳米管阵列具有优异的力学性能。因此，将碳纳米管用作电极材料的三维导电结构或导电剂，既可以提高电极的电导率和热导率，也可增强电极的力学性能，同时碳纳米管还具有优异的嵌锂性能。山东大展纳米材料有限公司生产的碳纳米管能有效的解决碳纳米管的分散问题，添加到锂电池中可以有效提高电极材料的导电性能，同时提高锂电池的嵌锂性能，是锂电池材料理想的导电剂。
在环保呼声高涨的背景下，我国的制造业驶向了智能化、绿色低碳化的快车道。山东大展纳米材料有限公司生产碳纳米管的整个生产流程没有废水产生。该公司研究采用赤泥做催化剂生产碳纳米管，既节约成本，又实现了赤泥的综合利用。通过产业延伸与深加工，实验制备出多种有机化碳纳米管，突破了碳纳米管的有机改性技术，进一步拓宽了其应用领域。未来，山东大展纳米材料有限公司在不同行业将实现更多领域的工业化拓展。
图9 山东大展纳米材料有限公司制备的碳纳米管的应用领域 山东大展纳米材料有限公司成立于2011年，位于化工新材料集中地山东淄博。公司致力于碳纳米材料的研发、生产和应用，专注于碳纳米材料在橡胶、塑料等复合材料领域的应用。 “实现碳纳米管大工业化生产”是山东大展纳米材料有限公司的使命。碳纳米管连续化生产线使得碳纳米管的生产成本成倍的降低；规模化生产降低成本和纳米材料应用技术，两个问题的同时解决使得碳纳米管在轮胎中的应用成为可能，我们在全球首家推动碳纳米管工业化应用于轮胎。 在塑料领域，山东大展纳米材料有限公司用碳纳米管替代导电炭黑，较少的用量使塑料有更优秀的综合性能，降低电器、汽车等零部件的成本；在橡胶领域，通过在轮胎里面添加碳管，改善轮胎的耐磨、导电、导热性能，极大延长轮胎的使用寿命。 “技术创新、模式创新创造社会价值”是山东大展纳米材料有限公司的追求。在他们孜孜追求技术创新的基础上，辅以商业模式创新，期望对现有行业转型升级做出贡献，并为社会创造经济价值。 |
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