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石墨毡功能涂层的超声波喷涂制备工艺及应用领域研究时间:2026-01-29 石墨毡作为一种具有高比表面积、优良导电性、耐高温性及化学稳定性的多孔柔性碳材料,广泛应用于电化学 储能、氢能制备、高温防护等多个关键领域,是高端装备和新能源技术中不可或缺的核心基材之一。原始石墨毡存在 表面活性低、力学强度有限、界面相容性差,以及在特定工况下(如强酸强碱、高电位环境)易腐蚀、性能衰减快等 固有缺陷,极大限制了其在高端场景中的服役性能和使用寿命。 石墨毡常用喷涂涂层类型 1、碳基涂层:石墨烯、碳纳米管等 作用:提升石墨毡的导电性、力学强度和耐腐蚀性,同时保持其多孔结构。 2、金属氧化物涂层:TiO₂、MnO₂等 作用:赋予石墨毡催化活性、离子存储/传输能力,常用于电化学领域的电极改性。 3、导电聚合物涂层:聚苯胺(PANI)等 作用:增强石墨毡的电化学活性、柔性和环境稳定性,降低界面接触电阻。 4、功能改性涂层:亲水/疏水涂层 作用:调整石墨毡的表面浸润性,适配不同液相反应体系。 超声波喷涂技术优势 ●相比传统喷涂(空气喷涂、静电喷涂)、浸渍法、化学气相沉积(CVD)等工艺,超声波喷涂在 石墨毡涂层制备中优势: ●涂层均匀性高,孔隙可控超声波雾化能产生粒径均一、速度可控的微米级液滴,可渗透到石墨毡的纤维间隙, 形成厚度均匀的薄膜,不会堵塞多孔结构,保留材料的高比表面积优势。 ●原料利用率高,节约成本雾化过程无高压气流,液滴飞溅少,原料利用率可达80%以上,远高于空气喷涂的 30%-50%;同时可使用低浓度前驱体溶液,减少贵重原料(如石墨烯、贵金属氧化物)的浪费。 ●低温成膜,保护基材性能超声波喷涂为非热喷涂工艺,无需高温热源,避免石墨毡在高温下发生氧化、晶粒 长大或结构坍塌,尤其适用于热敏性涂层材料(如导电聚合物)的制备。 ●涂层厚度精准可调通过控制,可实现纳米级到微米级的涂层厚度调控,满足不同场景的性能需求。 ●工艺兼容性强,操作灵活可喷涂溶液、悬浮液等多种前驱体体系;喷头可搭配自动化平台实现大面积、传送、 卷对卷均匀喷涂; 应用领域: 1.电化学储能领域 应用场景:锂离子电池的电极基材。 核心价值:喷涂金属氧化物或碳基涂层后,石墨毡的电化学活性和离子传输效率大幅提升,电池的能量效率和 循环寿命显著改善。 2.燃料电池与电解水领域 应用场景:质子交换膜燃料电池(PEMFC)气体扩散层、电解水制氢电极。 核心价值:喷涂亲水/疏水复合涂层可优化电极的气液传输性能;喷涂催化涂层(如RuO₂、IrO₂)能降低电解水 的析氧过电位。 氢能产业的快速发展推动高性能电极材料需求,超声波喷涂的低成本、高均匀性优势契合产业化要求。 无锡氢芯科技超声波喷涂技术创新型精密喷涂工艺,依据超声波振动实现溶液的精密雾化,可制备出厚度 均匀、附着力强、孔隙结构可控的功能涂层,其低温成膜、精准调控、节能环保的特点,与石墨毡的多孔柔性 结构及改性需求高度契合。 |
