1. Preparazione di materie prime:
* Materiale in carbonio: Questa può essere varie forme di carbonio, come:
* Carbonia attivata: Superficie alta, buona per lo stoccaggio di energia.
* Black di carbonio: Carbonio finemente diviso, usato per conducibilità.
* Grafene: Eccellente conduttività e resistenza meccanica.
* Nanotubi di carbonio: Proprietà elevata, buona per conducibilità e rinforzo meccanico.
* Materiale in gomma: Questa è in genere gomma naturale, gomma sintetica (come SBR o NBR) o una miscela di entrambi. La scelta dipende dalla flessibilità desiderata, dalla resistenza alla temperatura e dalla resistenza chimica.
* Altri additivi: Questi possono includere:
* Bander: Per migliorare l'adesione e la coesione.
* Filler conduttivi: Come il nero di carbonio o i polimeri conduttivi, per aumentare la conducibilità.
* Agenti di rinforzo: Per migliorare la resistenza meccanica, ad esempio fibre di silice o vetro.
* Antiossidanti: Per prevenire il degrado.
* Fillers: Per regolare le proprietà come densità, costo, ecc.
2. Miscelazione e dispersione:
* Il materiale in carbonio, la gomma e gli additivi vengono miscelati in un mixer ad alta velocità o in un stampante.
* L'obiettivo è raggiungere una dispersione omogenea del carbonio all'interno della matrice di gomma.
* Il processo di miscelazione può essere eseguito in fasi, con componenti diversi aggiunti in momenti diversi.
3. Dispositivo e cura:
* Il composto di gomma misto viene quindi modellato nella forma di elettrodo desiderata.
* Questo può essere fatto attraverso:
* Extrusione: Per lenzuola o aste continue.
* modanatura: Per forme più complesse.
* Stampa 3D: Per design personalizzabili.
* Dopo la modellatura, l'elettrodo è curato.
* Questo di solito si ottiene riscaldando l'elettrodo in uno stampo, causando vulcanizzare e solidificare la gomma.
4. Caratterizzazione e test:
* Una volta curato l'elettrodo, è caratterizzato per assicurarsi che soddisfi le specifiche desiderate.
* Questo può includere:
* Misurazione della conducibilità elettrica: Per determinare la capacità dell'elettrodo di condurre elettricità.
* Test meccanici: Per misurare la forza, la rigidità e la flessibilità.
* Analisi della superficie: Per valutare la capacità dell'elettrodo di mantenere la carica o partecipare alle reazioni chimiche.
* Misurazione della porosità: Per determinare la capacità dell'elettrodo di consentire il flusso di fluidi.
Considerazioni specifiche:
* Tipo di carbonio: La scelta del materiale di carbonio influisce in modo significativo sulle proprietà finali degli elettrodi. Ad esempio, il carbonio attivo è buono per applicazioni ad alta superficie come i supercondensatori, mentre i nanotubi di carbonio offrono un'eccellente conducibilità per applicazioni ad alta potenza come le batterie.
* Tipo di gomma: La scelta della gomma dipende dalle condizioni operative. Ad esempio, la gomma naturale offre una buona flessibilità e resistenza chimica, ma non è resistente alle alte temperature come alcune gomme sintetiche.
* Aditivi: La selezione e la quantità di additivi possono influenzare in modo significativo la conducibilità, la resistenza e altre proprietà dell'elettrodo.
Applicazioni di elettrodi in gomma in carbonio:
* Conservazione dell'energia: Supercapacitori, batterie, celle a combustibile.
* Sensori: Sensori di pressione, sensori di deformazione, sensori di temperatura.
* Attuatori: Polimeri elettroattivi, muscoli artificiali.
* Catalisi elettrochimica: Reazioni elettrocatalitiche per celle a combustibile e sintesi chimica.
* Schermata EMI: Protezione dall'interferenza elettromagnetica.
Ricorda, la creazione di un elettrodo in gomma in carbonio ad alte prestazioni è un processo che richiede un'attenta ottimizzazione di tutti i fattori sopra descritti. Le procedure specifiche dipenderanno dall'applicazione prevista e dalle proprietà desiderate.
