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    利用TORUSMILL?合成柔性太陽能電池耐刮塗層的納米複合型材料

    來源:ag8亚游集团有限公司
    發布時間:2018/3/13 11:50:18
    柔性太陽能電池的表麵塗層要求是高性能的紫外固化丙烯酸酯納米複合材料。他們的合成不僅是一個微調的化學步驟,同時要求分散和研磨的過程。

    柔性太陽能電池的表麵塗層要求是高性能的紫外固化丙烯酸酯納米複合材料。他們的合成不僅是一個微調的化學步驟,同時要求分散和研磨的過程。已申請專利的氣相二氧化矽原位矽烷化在德國VMA公司的TORUSMILL®研磨分散機的幫助下表現得最好。從VMA實驗室係列分散研磨機參數的可比性更簡單方便的幫助從實驗室試樣放到規模生產。

    簡介

    非凡的挑戰要求非凡的答案:柔性太陽能電池要受到陽光、風力和各種外界因素幾十年的摧殘。要承受這些極端的要求,表麵塗層必須柔韌,耐磨和耐劃傷。當然,高透明度,成本效益和不使底材的溫度過高這些性能也是需要的。由於同時要求高的生產效率和低的工藝溫度,優異性能的紫外光固化丙烯酸酯係統是首選。通過加入無機粒子,已得到很好優化的丙烯酸酯配方的耐刮性和耐磨性可以進一步提高。隻要填充度低於的閾值為25%體積(大約與40%質量百分比一致,因為無機顆粒的密度更高)則被認為是表麵硬度與填充度呈線性過程。塗料表麵硬度的提高比期望的顆粒硬度要低(圖1)。直到超過滲流閾值,即顆粒不能再滑動,總硬度成為顆粒和基體的加權和。超過了滲流閾值,另一方麵也就意味著這個係統不再攪動。插圖1很明顯地顯示了理論狀況,這就是眾所周知的冶金過程。

    理論關係

    圖1: 提高填充度的紫外光固化納米複合材料的微硬度的改善隨質量百分比顯示。插圖顯示了硬度和填充度的體積百分比在整個範圍內的理論關係。突出的區域對應於主圖中顯示的數據。

    分散技術

    如果不是粒子本身的硬度,那是什麽決定了不同填充度的硬度變化呢?這是由顆粒與基體之間的相互作用及矩陣,這受到粒子的表麵處理,也即分散技術相互作用的控製。最不理想的情況是,微硬度隨填充度的增加而降低,我們最近在實驗室研究的一個水性納米粒子丙烯酸酯係統(數據未顯示)就是這種情況。另一方麵,為了實現最大的顆粒基質相互作用的原位表麵改性的矽烷化是在萊布尼茨研究所研發的。這一專利的概念是基於著名的化學反應與一個新過程的組合。顆粒表麵矽烷化包括前體步驟(通過相應的烷氧基矽烷的水解形成的矽醇基取代)和矽烷醇與表麵羥基縮合來結合擴散,從而提供表麵活性。因為這些過程是丙烯酸酯基的自身反應,並不需要不確定的反式擴散。最後,每個顆粒都有了自己的矽烷均勻包裹,再交聯與基體形成堅硬的質膜。如太陽能電池所用的透明薄膜,就需要非常精細的納米顆粒。操作會產生氣相二氧化矽納米粒子(Degussa的氣相二氧化矽比表麵積至少200m2/g,即Aerosil200和Aerosil380)未經表麵處理的這些粒子通常作為一種觸變劑,百分之幾的質量足以將清漆變成高粘度的膩子。這種效果當然也發生在中納米複合材料的合成過程:納米顆粒必須計量並慢慢加到到有丙烯酸酯的分散機TORUSMILL®中,這種分散機的引擎具有很高的扭矩力,並能滿負荷運轉。隨著分散的開始並在表麵反應的輔助下,納米複合材料的粘度再次下降。當降低轉矩力,機器上會顯示出綜合數值,一次告知操作員什麽時候恢複供給二氧化矽納米顆粒。一個完全自動化的耦合轉矩控製和粒子計量已經應用在TORUSMILL® TM500中。

    透明清澈的納米複合材料——使用TORUSMILL®

    使用傳統的分散機是不可能得到完全透明清澈的清漆而且完全沒有附聚物的。這就是TORUSMILL®專利係統的關鍵之處,分散機的預分散與研磨砂的創新結合,能有效地對基料先作預分散,之後用高性能的珠磨作研磨,不再需要轉移基料:已經合成了納米粒子超過20%質量百分比的透明清澈的納米複合材料。透明清澈的意思是通過半米厚的納米複合材料,仍能看到放在桶底的硬幣上的字母。TORUSMILL®係列為納米複合材料的合成線路的發展提供了極大的便利。 TORUSMILL® TM 10已經大批量運用在10L的規模原料下,也已經有了一些經驗,更大的機器通常需要用更多的時間。很快將會大批量生產100L的型號 (圖2是TM100) 或者是半噸規模的(TM500)。這種方式就是購買原材料從實驗室小樣到試生產到擴大規模生產的時理步驟。

    最終的產品

    通過在TORUSMILL®上的IOM係統生產的丙烯酸酯納米複合材料表現出令人驚訝的低粘度,使我們製造出高填充度且塗層柔韌耐磨的太陽能電池。柔性太陽能電池還在試生產階段,而丙烯酸酯納米複合材料已經由萊比錫的Cetelon Nanotechnik成噸大批量生產並由WKP Unterensingen進一步加工成了耐受性極強、超細克拉級的箔。

    顆粒的碾磨過程

    圖2: 來自VMA Getzmann的TORUSMILL®TM100安裝在能在IOM研製納米合成材料的AFM掃描儀前麵,這台掃描儀能展示顆粒被碾磨成堅硬骨料(70nm)的合成過程。

    柔性電池和尺子的比較

    Fig. 3:柔性電池和尺子比較.

    我們的優勢
    1

    百年名企

    曆經百年磨煉,樹立行業典範

    2

    專業創新

    豐富的行業經驗,不斷追求自我創新

    3

    規模龐大

    營銷網絡遍及全國及東南亞

    4

    渠道寬廣

    擁有來全球超過45個品牌的銷售代理權

    5

    優質產品

    匯集全球優質產品,隻為成就客戶

    6

    真誠服務

    以人為本,滿足客戶全方位需求