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Les Nanoplaquettes de Graphène fonctionnalisées par Plasma

Le graphène est un matériau à base de carbone qui est intrinsèquement inerte et qui est ni prompt à se mélanger ni à se lier aux autres matériaux. Ses excellentes propriétés ne peuvent se révéler pleinement que si cet inconvénient est surmonté ; il peut alors être convenablement dispersé et entrer par liaison covalente dans des matrices telles que celles de résine époxy.

  • Le disque 1 est un disque en époxy pur
  • Le disque 2 est un disque en époxy avec ajout de 0,5% de nanomatériaux carbone non fonctionnalisés. On y voit clairement une agglomération et une mauvaise dispersion des nanomatériaux. Il est évident que le matériau ne bénéficiera d’aucune amélioration de ses conductivités thermique et électrique, ni de sa rigidité, ni de sa résistance mécanique.
  • Le disque 3 est un disque époxy avec exactement le même ajout (0,5%) de nanomatériaux carbone. Cependant, ils ont cette fois-ci été fonctionnalisés en utilisant du plasma. Le matériau est homogène avec une dispersion uniforme des nanomatériaux. Il présentera des conductivités thermique et électrique ainsi qu’une rigidité et une résistance mécanique nettement améliorées.

Goodfellow fournit du graphène fonctionnalisé par plasma de chez Haydale. La fonctionnalisation par plasma diffère du traitement acide plus communément répandue car elle a lieu à basse température, à basse énergie. De plus c’est un process sec qui ne produit pas d’effluents et contrairement au traitement à l’acide n’altère pas le matériau de base.

Nom du produit HDPlas® GNP (Graphene Nanoplatelets / Nanoplaquettes de Graphène)
Synonymes Nanoplaquettes de Graphène, Nanolamelles de Graphène, NPG, GNP, Graphène, Graphite
Famille chimique Allotrope de carbone, nanoplaquettes de graphène et graphitiques fonctionnalisées par plasma
Propriétés Haute résistance mécanique; conductivité électrique et thermique élevée ; grande superficie
Utilisations du produit Amélioration des propriétés mécaniques, thermiques et électriques

À propos des nanoplaquettes de graphène HDPlas®

  • Nanomatériaux graphite traités par plasma
  • Le traitement par plasma exfolie les feuilles de graphène
  • La fonctionnalisation chimique facilite la dispersion du nanomatériau permettant aux applications de bénéficier de propriétés optimisées
  • Le process de traitement par plasma de Haydale convient à une large gamme de nanomatériaux disponibles dans le commerce
  • Une solution agrée et rentable qui préserve l’intégrité des lamelles
  • Quantités livrables adaptées aux besoins de la recherche comme de l’industrie

Données type

Donnée Mesure Méthode
Densité apparente ~0,215 g/cm3 EN ISO 60
Carbone amorphe Non détectée SEM/TEM
Superficie spécifique ~20 m2/g Analyse BET
Dimension planaire GNP 0,3 - 5 µm SEM
Épaisseur GNP <50 nm SEM
Couches graphène de 10 à 100 -
Source Graphite naturel -
Fourni sous forme de Poudre sèche -

Des données spécifiques peuvent être fournies sur demande.

Veuillez télécharger une fiche technique sur le graphène.

Microscopie électronique

Micrographe typique de tous les produits GNP HDPlas®

Micrographe typique de tous les produits GNP HDPlas®

Process de fabrication

Chez Haydale, la fabrication du graphène fonctionnalisé par plasma s’effectue dans la cuve à basse pression d’un tambour rotatif comportant une électrode centrale qui produit le plasma. Le process utilisé fonctionnalise le matériau d’une façon modérée et écologique à basse température. Il est différent du traitement acide dans la mesure car il s’agit d’un traitement de fonctionnalisation à sec : le matériau entre et sort complètement sec, sans risque de flux de déchets et avec un état de surface du graphène mieux préservé.

Le procédé de fonctionnalisation par l’oxygène lie des groupes fonctionnels à la surface, offrant une dispersion accrue et une meilleure compatibilité avec une gamme de solvants et les polymères. Cette fonctionnalisation pallie la nature inerte du graphène et permet une meilleure adhésion entre le graphène et la matrice.

Le degré de fonctionnalisation auquel la surface est soumise a aussi un impact sur l’aptitude des plaquettes à se mélanger au matériau de base. Pour aider nos clients à identifier le niveau de fonctionnalisation le plus adapté à leurs produits et process, Goodfellow met à leur disposition un kit de fonctionnalisations élevées, moyennes et faibles. Après l’obtention de résultats initiaux, il est possible d’affiner le niveau de fonctionnalisation requis, ce qui nous permet d’offrir un produit sur-mesure parfaitement adapté à votre application.

Autres fonctionnalisations

D’autres fonctionnalisations sont disponibles; elles donneront au graphène des propriétés différentes. Vous trouverez ci-dessous la liste des produits actuellement disponibles en standard. Le traitement par plasma de Haydale peut aussi fonctionnaliser une large gamme d’autres nanomatériaux à base de carbone. Ne manquez pas de nous contacter pour de plus amples informations sur la disponibilité des diverses fonctionnalisations.

Produits standards Types de traitement Commentaires
HDPlas™ GNP - O2 Oxygène En stock
HDPlas™ GNP - N2 Azote En stock
HDPlas™ GNP - NH3 Ammoniac En stock
HDPlas™ GNP – F Fluorocarbure En stock
HDPlas™ GNP – Ar Argon En stock
HDPlas™ GNP – COOH Vapeur acide En stock

Veuillez télécharger une fiche technique sur le graphène.

Références

Les nanoplaquettes de graphène GNP HDPlas® de Haydale ont été testées de manière indépendante par le laboratoire britannique National Physical Laboratory et ont reçu son agrément pour leur fonctionnalisation.

Les nanoplaquettes graphène GNP HDPlas® de Haydale ont été testées de manière indépendante par l’Aerospace Corporation, organisme américain sans but lucratif, comme ayant la possibilité de doubler la résistance des composites epoxy. Vous trouverez ici un lien vous permettant d’accéder à leurs publications.

HDPlas® est une marque déposée par Haydale Limited

Publications

Nous sommes heureux de publier la liste ci-dessous des papiers scientifiques qui vous montrent les dernières recherches sur le graphène fabriqué par Haydale et maintenant disponible chez Goodfellow.

Décoration de nanostructures de carbone avec des sulfures métalliques par sonolyse de précurseurs monomoléculaires

Authors
Ana C. Estradaa, Ernest Mendozab and Tito Trindadea
a Aveiro Institute of Nanotechnology, University of Aveiro,
b Centre de Recerca en Nanoenginyeria, Universitat Politècnica de Catalunya

Journal
Eur. J. Inorg. Chem., 2014 3184–3190
DOI: 10.1002/ejic.201402056

Abstract
Carbon nanostructures have emerged in recent decades as uniquely convenient materials for a number of technologies. Some of their envisaged applications require hybrid nanostructures that result from the coupling of semiconducting phases to the carbon materials. Here, we describe a new sonochemical method to decorate carbon-based materials (multiwalled carbon nanotubes, graphene oxide, and graphite flakes) with metal sulfide nanophases. In this research, we have used a CdII alkyldithiocarbamate complex as a single source to produce CdS nanophases that nucleate and grow over the carbon substrates. However, other metal sulfides can be produced by a similar methodology, which paves the way to a scalable method for the preparation of hybrid metal sulfide/carbon nanomaterials.

http://dx.doi.org/10.1002/ejic.201402056

Détermination des propriétés thermiques de céramiques SiC contenant des nanostructures de carbone par mesures photothermiques

Authors
Anna Kazmierczak-Balata a, Jacek Mazur b, Jerzy Bodzenta a, Dominika Trefon-Radziejewska a, Lukasz Drewniak a
a Institute of Physics-CND, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland
b Institute of Non Ferrous Metals, Gliwice, Poland

Journal
Int J Thermophys 2014?
DOI: 10.1007/s10765-014-1574-8

Abstract
This work presents an analysis of the influence of graphene reinforcement on properties of silicon carbide composites. Samples were prepared by a spark plasma sintering method. The density and hardness were obtained in the preliminary experiments. The thermal diffusivity was determined by the continuous wave photothermal technique with detection based on infrared radiometry. The thermal diffusivity is in the range of (0.48 to 0.57) cm2⋅s−1 for samples prepared from granulated SiC and in the range of (0.56 to 0.71) cm2⋅s−1 for samples prepared from SiC powder. Thermal properties are correlated with the density of SiC ceramics. The thermal diffusivity of samples with a higher density is lower in comparison to samples with a lower density.

http://dx.doi.org/10.1007/s10765-014-1574-8

Effets des revêtements inter-lamellaires à nanotubes de carbone modifiés par plasma sur la propagation de fissures dans les composés de verre époxy

Authors
John Williams a, Neil Graddage b, Sameer Rahatekar a
a ACCIS, Dept. Aerospace Engineering, University of Bristol
b Welsh Centre for Printing and Coating, Swansea University

Journal
Composites: Part A, 2013, 54, 173–181
DOI: 10.1016/j.compositesa.2013.07.018

Abstract
Fibre reinforced pre-preg systems have very good in plane properties, however they are weak in their through thickness (z) direction. This research aims to address this issue by adding plasma treated carbon nanotubes (CNTs) between the prepreg plies using a simple drawdown coating procedure. The significant test result shows by coating carbon nanotubes with a relatively low areal density (1.2 g/m2) the propagation mode I toughness can be improved by up to 46%. Crack deviation leading to increased glass fibre bridging was observed for lower CNT coating concentrations explaining the improved performance. However at the highest areal coating density (2.0 g/m2) fibre bridging disappeared and a stick–slip crack response was observed resulting in lower delamination resistance. This research demonstrates a simple method to incorporate a nanointerlayer that can manipulate crack propagation, leading to increased delamination resistance.

http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2013.07.018

Le traitement au plasma comme méthode de fonctionnalisation et d’optimisation de la dispersion des nanotubes de carbone dans les résines époxy

Authors
J. Williams a, W. Broughton b, T. Koukoulas b, S. S. Rahatekar a
a ACCIS, Department of Aerospace Engineering, University of Bristol,
b Materials Division, National Physical Laboratory

Journal
Journal of Materials Science, 48, (3), 1005-1013
DOI: 10.1007/s10853-012-6830-3

Abstract
This study reports on the results of plasma-treated carbon nanotubes (CNTs) in the presence of oxygen and ammonia which can be scaled up for relatively large quantities of nanomaterials. The plasma treatment has been shown to change the surface chemistry and energy as well as the morphology of the carbon nanotubes. X-ray photoelectron spectroscopy analysis shows increases in oxygen and nitrogen groups on the oxygen- and ammonia-treated CNTs, respectively. Titration of the enhanced oxygen plasma-treated CNTs reveals an increased presence of carboxylic acid groups at 2.97 wt% whilst bulk density decreases from 151 kg/m3 for untreated carbon nanotubes to 76 kg/m3 after the enhanced oxygen treatment. The free surface energy has also been shown to increase from 33.70 up to 53.72 mJ/m2 determined using a capillary rise technique. The plasma-treated carbon nanotubes have been mixed in epoxy and have shown an improvement in dispersion, which was quantitatively evaluated using an optical coherence tomography (OCT) technique shown to be suitable for nanocomposite characterisation. This research has demonstrated that it is possible to surface functionalise large quantities of carbon nanotubes in a single process, and that this process improves the dispersion of the carbon nanotubes in epoxy.

http://dx.doi.org/10.1007/s10853-012-6830-3

Impression flexographique avec encre contenant des nanoplaquettes de graphène en remplacement du platine comme catalyseur de contre-électrode dans les cellules solaires photosensibles flexibles à pigment

Authors
J. Baker a, D. Deganello a, D. T. Gethin a, T. M. Watson a
a Welsh Centre for Printing and Coating, Swansea University, Swansea, UK
b SPECIFIC, Swansea University, Baglan Bay Innovation Centre, Baglan, UK

Journal
Energy Materials, 2014, 9, (1), 86-90
DOI: 10.1179/1433075X14Y.0000000203

Abstract
A semitransparent catalytically active graphene nanoplatelet (GNP) ink was developed suitable for roll to roll printing onto a flexible indium tin oxide substrate at a speed of 0?4 m s21. Dye sensitised solar cells using this ink as a catalyst demonstrated efficiencies of 2.0%, compared with 2.6% for sputtered platinum. Given further optimisation, GNP inks have the potential to replace chemically reduced or sputtered platinum. This would have the benefit of replacing the chemical reduction or sputtering operations as well as providing potential material cost benefits.

http://dx.doi.org/10.1179/1433075X14Y.0000000203

Amélioration de la liaison interfaciale dans les composites Fe-50Co renforcés aux nanotubes de carbone par revêtement Ni-P : effet sur les propriétés magnétiques et mécaniques

Authors
Mahesh Kumar Mani a, Giuseppe Viola b c, Mike J. Reece b c, Jeremy P. Hal a, Sam L. Evans d
a Wolfson Centre for Magnetics, Cardiff School of Engineering, Cardiff University, UK
b School of Engineering and Materials Science, Queen Mary University of London, UK
c Nanoforce Technology Limited, London, UK
d Institute of Mechanical and Manufacturing Engineering, Cardiff University, UK

Journal
Materials Science and Engineering: B 2014, 188, 94–101
DOI: 10.1016/j.mseb.2014.06.009

Abstract
Fe–50Co matrix composites containing 1.5 and 3 vol% of electroless Ni–P plated carbon nanotubes (CNTs) were densified using spark plasma sintering. The powder mixtures for the composites were prepared by two different routes: (a) ultrasonication only; and (b) ultrasonication followed by dry ball milling. Drying of the Ni–P plated CNTs under atmospheric conditions in the presence of ethanol promoted the nucleation and growth of graphene oxide on the coating. The ball milling route was found to be the most efficient method to disperse the coated nanotubes uniformly in the matrix. The addition of coated CNTs, which formed Taenite phase with the matrix alloy, made the composites to exhibit: (a) higher ductility, higher flexural strength, lower coercivity (Hc) and lower saturation induction (Bsat) compared to the monolithic material; and (b) higher ductility, higher flexural strength, higher Hc and lower Bsat in relation to the material with similar amount of bare CNTs.

http://dx.doi.org/10.1016/j.mseb.2014.06.009

Amélioration de la résistance dans les composites époxy par l’utilisation de nanoplaquettes de graphène (GNP) traitées en surface

Authors
Rafael J. Zaldivar a, Paul M. Adams, Hyun I. Kim, James P. Nokes and Dhruv N. Patel
a Materials Science Department, The Aerospace Corporation, El Segundo, California

Journal
Journal of Applied Polymer Science, 2014, 131, (18)
DOI: 10.1002/app.40802

Abstract
Nanographitic materials are gaining enormous interest as a new class of reinforcement for nanocomposites, promising revolutionary electrical, thermal, and mechanical properties. However, the progress has been quite limited especially in terms of mechanical properties. Here we report a significant leap, >2× increases in tensile strength and modulus of an epoxy composite using surface treated graphite nanoplatelets (GnPs). This corroborated by increases in Tgs as well as the presence of oxygen-functionalized groups verified by XPS, suggest improved distribution and chemical interaction at the filler-to-matrix interface. Toughness values also showed increases with concentration, without compromising the strength or failure strain. However, if solvent levels during degassing were not reduced sufficiently, negligible contributions to strength and stiffness were observed with GnP loading. Subsequent elevated temperature treatments increased the strength of the composite due to cure enhancement of the matrix material, yet did not provide mechanical enhancements due to the incorporation of the filler.

http://dx.doi.org/10.1002/app.40802

Synthèse et caractérisation du graphène bi-fonctionnalisé et du graphite expansé en utilisant le n-butyllithium, et leur usage pour une absorption efficace des pigments hydrosolubles

Authors
Titash Mondal a, Anil K. Bhowmick a and Ramanan Krishnamoorti b
a Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, Patna, India
b Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Houston, USA

Journal
Journal of Materials Chemistry A, 2013, 1, (28), 8144-8153
DOI: 10.1039/C3TA11212H

Abstract
Two effects of an organolithium reagent (n-butyl lithium) on graphene and expanded graphite are reported. Its ability to simultaneously scavenge protons and act as a nucleophile leads to a bi-functionalized graphitic system. Subsequent treatment with carbon dioxide gas generates carboxylic functionality at the proton abstraction sites. This technique promises a greenermethod for single pot carboxylation for graphitic materials. The nucleophilicity of n-butyl lithiumleads to efficient grafting of butyl groups. Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and thermogravimetric analysis are used to prove the success of the reaction. Raman spectroscopy reveals more defect sites for expanded graphite compared to graphene, which leads to a higher degree of functionalization. Atomic force microscopyshows that the functional groups generated are nano-spike-shaped pendant structures attached to the graphene. These functionalized materials are used as adsorbers for efficient and fast removal of water-soluble dyes by non-covalent interaction between the dye and the carboxylic groups of the graphitic system. Spectrometric as well as kinetic studies are reported for crystal violet lactone dye adsorption. Both the modified materials show twice the adsorption capacity of the pristine materials. Superior dye adsorption properties were observed for the modified materials compared to graphene oxide.

http://dx.doi.org/10.1039/C3TA11212H

Diffusion latérale de molécules dispersantes sur les nanotubes telle que sondée par RMN

Authors
Ricardo M. F. Fernandes a b, Matat Buzaglo c, Michael Shtein c, Ilan Pri Bar c, Oren Regev c, Eduardo F. Marques a, and István Furó b
a Centro de Investigação em Química, University of Porto, Portugal
b Division of Applied Physical Chemistry, KTH Royal Institute of Technology, Sweden
c Ben-Gurion University of the Negev, Israel

Journal
J. Phys. Chem. C, 2014, 118, (1), 582–589
DOI: 10.1021/jp4114046

Abstract
Noncovalent dispersion of carbon nanotubes is essential to most applications but still poorly understood at the molecular level. The interaction of the dispersing molecule with the nanotube, wrapping or nonwrapping, still awaits consensus. Herein, we have studied by 1H NMR diffusometry some features of molecular dynamics in the system of carbon nanotubes dispersed by triblock copolymer Pluronics F127 in water. The diffusional decays obtained at different diffusion times, Δ, are not single-exponential and have a complex Δ-dependent profile, ultimately implying that the polymer is observed in two states: free (in unimeric form) and nanotube-bound. Fitting a two-site exchange model to the data indicates that at any instant, only a small fraction of polymers are adsorbed on the nanotubes, with polydisperse residence times in the range of 100–400 ms. Most significantly, we further provide an estimate of D = (3–8) × 10–12 m2 s–1 for the coefficient of lateral diffusion of the polymer along the nanotube surface, which is an order of magnitude slower than the corresponding self-diffusion coefficient in water. The emerging picture is that of a nonwrapping mode for the polymer–nanotube interaction.

http://dx.doi.org/10.1021/jp4114046

La feuille de graphène décorée au chlorophényle pendant comme agent antimicrobien potentiel : synthèse et caractérisation

Authors
Titash Mondal a, Anil K. Bhowmick a and Ramanan Krishnamoorti b
a Department of Chemistry, Indian Institute of Technology Patna, India
b Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Houston, USA

Journal
J. Mater. Chem., 2012, 22, 22481-22487
DOI: 10.1039/C2JM33398H

Abstract
Facile synthesis of a chlorophenyl decorated graphene (CBG) sheet synthesized by a solventfree green diazotization technique is reported here. The functionalization of the material was supported by various characterization techniques including Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (IR) and thermal analysis. About 15 percent grafting, as determined by XPS and IR spectroscopy, could be achieved under the conditions employed. The CBG sheet was applied for the first time as a potential antibacterial agent on Gram negative bacteria Escherichia coli and Gram positive bacteria Staphylococcus aureus. The antibacterial character was quantified using the MacFarland number technique whereby the volumetric number density of colony forming units was determined. It was also quantified by a Kirby–Bauer test, where the zone formed due to mortality of bacteria caused by chlorine groups attached to the graphene was estimated by a mathematical model. Based on the zone of inhibition created, CBG was found to be more than twice as effective as unmodifiedgraphene and graphene oxide. The synthesis promises to open up a new avenue for the development of chemically converted graphene based antimicrobial agents.

http://dx.doi.org/10.1039/C2JM33398H

Renforcement nano-technologique des stratifiés à fibres de carbone infusées en résine en utilisant des nanotubes de carbone et du graphène

Authors
M.J. Eaton, W. Ayre, M. Williams, R. Pullin and S.L. Evans

Journal
16th International Conference on Experimental Mechanics

Abstract
The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) for the Clean Sky Joint Technology Initiative under grant agreement n° JTI-CS-2011-2-GRA-01-038. The project aims to develop nano-particle reinforced carbon fibre epoxy composites, manufactured by resin infusion (RI), for improved compression after impact (CAI) performance; thus facilitating lighter weight structures with lower manufacturing costs.

http://www.icem16.org/resumes/r_3YI8K54D.pdf

Datasheet

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