客观日本

利用碳纳米管材料造纸

2013年02月08日 科学家访谈

特种制纸(Tokushu Paper Mfg. Co., Ltd.)公司专门制造并销售高附加值专业纸张产品,该公司成功开发全球首个利用碳纳米管材料制造的纸张产品。该公司计划于2010年向市场推出该产品。

碳纳米管是一种碳分子以圆柱形相互连接的物质。该物质拥有多种超凡特性,未来应用前景广阔,其强度超出铁质材料数百倍,可用作半导体,具有超高电导率。

碳纳米管的自身结构类似棉花,只有加入到基础材料中才可实际应用。纸张是一种被选材料,但碳纳米管浸入水中后,无法均匀分布,而是聚集成团。由于融合纸张所用原料必须用水,因此,将碳纳米管材料与纸张融合成为技术挑战。特种制纸借助全新分布方式成功克服该难题,实现碳纳米管以均匀方式与纸张融合。

具有较高的电导率是碳纳米管纸张的主要特点。如纸张重量的3%为碳纳米管材料,其电导率是不含碳纳米管的纸张的10万亿倍。相当于铜线电导率的数十分之一。

在纸张中加入碳纤维或碳粉亦可获得高电导率的纸张,但纸张中必须大量加入此类物质才能实现期望的导电效果,这样会使纸张强度显著降低。通过对比,碳纳米管纸张的强度略高于普通纸张,更具优势。

高电导率物质可吸收电磁波,特种制纸公司希望利用碳纳米管纸张的这种优势将其作为电磁屏蔽材料。多数电子设备都会发出电磁波,会对其它设备造成干扰,可屏蔽电磁波的产品应用前景广阔。

通过将碳纳米管纸张与普通电磁屏蔽材料对比,特种制纸公司证明碳纳米管纸张的电磁屏蔽效果明显优于目前市场有售的其它产品。厚度约为0.14毫米的碳纳米管纸张可遮蔽超过90%的电磁波,如使用更厚的纸张,遮蔽效果可超过99%。

但目前仍存在有待解决的问题,例如,在多种电磁频率同时存在的情况下,是否还能得到理想的遮蔽效果。由于碳纳米管纸张的成本低于目前使用的屏蔽材料,特种制纸公司相信该材料拥有广阔的应用前景。

碳纳米管纸张不仅能遮蔽临近电器的电磁波,还能遮蔽远距离电器的电磁波,因此,可有效防止日本高速公路电子收费系统的运营错误。凭借超高电导率优势,碳纳米管纸张还可用作电池材料。该材料通电后可发热,此外,还可用作汽车后视镜的防雾剂。

碳纳米管的结构类似棉花,可像灰尘一样在空气中漂浮。因此,可能存在类似石棉的健康问题,政府目前正着手制定处理标准。处理标准可能在不远的将来推行,在确保产品符合新标准后,特种制纸公司计划于2010年将碳纳米管纸张推向市场。(前田启一)

通电后,放在碳纳米管纸上的青蛙造型的电灯亮了。