研究目的
研究两种选定碳材料（即多壁碳纳米管和生物炭）对环氧丙烯酸酯UV-LED固化体系流变、热学及光学性能的影响。
研究成果
研究表明，UV-LED固化是制备含生物炭和/或多壁碳纳米管环氧丙烯酸酯薄膜的有效方法。这些填料的加入影响了薄膜的流变、热学和光学性能：生物炭展现出更好的分散性，而多壁碳纳米管在低添加量下可提升热导率。由于多壁碳纳米管的光散射作用，二者复合填充并未显著提高薄膜透光率。
研究不足
该研究聚焦于生物炭和多壁碳纳米管对紫外光LED固化体系性能的影响，但未探究其他潜在填料或组合。实验条件针对所用特定材料和设备进行了优化，这可能限制研究结果的普适性。
1：实验设计与方法选择：
本研究涉及含纳米级（多壁碳纳米管MWCNTs）和微米级（生物炭BC）碳基材料的碳增强薄膜的合成与表征。分析了UV-LED固化分散体的流变性能以及所得薄膜的热学和光学性能。
2：样品选择与数据来源：
生物炭由废弃咖啡碳化制得。多壁碳纳米管购自Nanocyl SA公司。
3：实验设备与材料清单：
采用Tip Sonics Vibra-cell超声波破碎仪进行分散，UV-LED固化使用Heraeus Noblelight UV-LED NC1设备完成。
4：实验步骤与操作流程：
将碳质材料分散于EB150中，最终浓度分别为0.01、0.10、0.50和1.0 wt%，使用超声波破碎仪处理15分钟。将分散体涂覆于玻璃板并进行UV-LED固化。
5：50和0 wt%，使用超声波破碎仪处理15分钟。将分散体涂覆于玻璃板并进行UV-LED固化。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：通过FTIR-ATR光谱评估UV-LED固化反应的完全性。采用场发射扫描电镜（FESEM）研究样品形貌。流变测量使用ARES应变控制流变仪完成。差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）用于研究热学性能。导热系数测量采用TPS 2500S设备。紫外-可见光谱（UV-Vis）测量用于评估光学性能。
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Pyris1TGA apparatus
Pyris1TGA
Perkin Elmer
Used for thermogravimetric analyses (TGA).
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Ebecryl 150
EB150
Allnex
Used as the model system for UV-LED curable coatings.
-
2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenylphosphineoxide
TPO
IGM Resins
Used as photoinitiator for the UV-LED curing.
-
Multiwalled Carbon Nanotubes
NC7000TM
Nanocyl SA
Used as a nanometric carbon-based filler in the UV-LED curable systems.
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Sonics Vibra-cell ultrasonicator
Sonics and Materials, Inc.
Used for dispersing carbonaceous materials in EB150.
-
Heraeus Noblelight UV-LED NC1 unit
Heraeus Noblelight
Used for the UV-LED curing process.
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Perkin Elmer Spectrum 100 spectrometer
Perkin Elmer
Used to assess the completeness of the UV-LED curing reaction.
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FESEM—Field Emission Scanning Electrical Microscope Zeiss Supra-40
Supra-40
Carl Zeiss IMT
Used to investigate the morphology of the samples.
-
ARES strain-controlled rheometer
TA Instrument
Used for rheological measurements.
-
QA1000 TA Instrument apparatus
QA1000
TA Instrument Inc.
Used for differential scanning calorimetry (DSC) analyses.
-
TPS 2500S apparatus
TPS 2500S
Hot Disk AB
Used for thermal conductivity measurements.
-
Shimadzu UV-Vis spectrophotometer UV2600 series
UV2600
Shimadzu Italia Srl
Used for UV-Vis spectroscopy measurements.
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