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加州笔记之二十 碳纳米管的竞争

已有 9742 次阅读 2009-5-5 08:02 |个人分类:加州笔记|系统分类:观点评述| 碳纳米管, 加州笔记

经常听起同行说现在碳管的价格已经很便宜了,似乎已经可以成吨地买。不过这个里面有一个理解误区,就是需要买什么样的碳纳米管。在普通的复合材料应用中,碳纳米管产品中的杂质(其中包括催化剂残余物、石墨球)含量要求比较高,对于碳纳米管的长径比的要求也是一个参数,另外在碳纳米管产物中直径的分布也有一个控制范围。研究碳纳米管比较好的课题组一般都会自己在实验室中生产单壁管,原因之一就是对于产物的质量和性能控制比较可靠,这样实验数据也能够和历史研究符合。

美国有几家比较认可的碳纳米管经销商,其中的所列出来的价格并不是人们想象那么便宜,就单壁碳纳米管来说,一般的以克为单位都会买到几百甚至几千美元。其中最主要的参数就是碳含量、杂质含量、碳管直径和碳管长度。比较特殊的商品是碳管表面功能化产品(如表面羟基化、羰基化、氨基花等)和具有高丰度的特殊手性的碳纳米管。在ALDRICH网站上,这些商品一般都在千元(美元)以上的价位,对于碳纳米管阵列这样在实验室很容易生成的特殊商品居然可以卖到上万美元。我不清楚是否真的会有公司用这么高的代价去买这些小精灵,因为对于碳纳米管研究同行们来说这些所谓的商品不过已经是使用了实验室研究中比较成熟的工艺,只要专科生水平就可以完全掌握其中的合成要领。

可能其中的原因之一在于质量可靠稳定,一个人做菜可以一天一个味,但是同一个菜做一百人的分量味道还一样就不容易。碳纳米管的市场在聚合物复合材料研究中可能会有很大的市场,比如说防静电涂层、抗电磁干扰外壳等。原来不少顶尖研究小组梦想将单壁纳米管做成高密度运算单元的构想基本上已经破灭了,取而代之的是碳家族的纳米飘带材料。其中原因就是单壁碳纳米管性质不可控:半导体性质和金属性质总是会夹杂而生,还需要更大的成本来分离这对孪生兄弟。这估计是阻碍饭岛获得诺贝尔奖最大的绊脚石,而如今完全被牛津大学发明纳米飘带的几位科学家抢尽了风光了。从91年那篇文章算起,碳纳米管也走过了近二十年的春秋,是不是可以说是二十年河东二十年河西?

但是碳纳米管仍然有许多研究工作可以做,而且主要的研究点在于利用其优良的导电导热和轻质特性实现在功能复合材料中。这也是这种材料用量最大的市场。美国有几家卖碳管的公司,但是我不敢肯定他们既是供应商又是生产方。比较有名的是Carbon Nanotechnologies Inc.,当初Smalley一手创办的生产单壁碳纳米管企业,现在已经被Unidym企业收购,而后者则是在生产导电ITO产品具有很大的优势,当然碳管复合材料是可以取代这种无机材料的。现在他们提供的价格是高纯单壁碳纳米管(Hipo-SP)为2000美元每克。另一家公司我们常去买一些无机材料纳米粉,nanostructured and amorphous materials Inc.,价格稍微便宜点,公司地址也在休斯顿,赖斯大学所在处。碳管一般通过化学气相法生成,我用过这个公司的单壁管和多壁管,纯度还是比较不错。另一个比较可靠的公司是carbon solution inc., 由加州大学河边分校的Robert C. Haddon教授创立。Haddon教授小组提出了一种定量评价碳纳米管产品的方案,并且撰写了多篇学术论文讨论这种方法的适用性。其要点在于利用半导体性单壁碳纳米管的二次带间吸收谱,通过测量碳管溶液在这个吸收区域的强度来直接评估产品的质量。由于多壁管和碳颗粒等杂质并不具有这个吸收特征,所以适合区别‘单壁碳纳米管’这个称呼的可靠度。在Carbon solution公司的网站上有一个有趣的比方,大概就是说买碳管不能在报亭买杂志一样只看封面光鲜的模样,要看里面质量是不是都很好。确实,我们用电镜看的视场包含的碳管大概也只有几个皮克(10-12),太容易欺骗上帝了。目前该公司修饰后的单壁碳纳米管每100毫克价格在150美元。经过提纯的每克400美元。

当然,碳管供销商不能不提的是中国的深圳纳米港公司,当年我做博士论文的时候就是使用这家公司的产品。可以保证地说这家公司可能是全球碳管价格最便宜的公司,单壁碳纳米管居然只要50美元每克。多壁管每克只需要1.5美元。这大概就是文章开头说的人人都觉得碳管很便宜了的源头。但是我的想法是,碳管这样的石墨黄金销售不应该只关注价格牌,而需要专注于品质控制,如果能够像Carbon Solution公司这样能够保证高质量多目标产品的碳管,那么卖的贵点也不是没人买的。

来源:深圳纳米港网站http://www.nanotubes.com.cn/09.PRICE_LIST_USD.pdf



诺贝尔情结
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