论SP Nano的尖端石墨烯和碳纳米管色散技术

总部位于以色列的SP Nano开发了一种独特的分散技术，该技术基于基因工程的异常稳定的蛋白质，非常适合碳纳米颗粒（CNPs）分散体，包括石墨烯，碳纳米管和炭黑。

经过多年的密集研发，SP Nano现在向应用程序开发人员提供其分散体。这是碳纳米材料首次能够“真正”分散，并在广泛的应用中实现尖端性能。

SP Nano的分散体现在正被广泛应用于各种应用，例如

• 涂料（纺织品、表面、粉末等）
• 基质中的分散体（树脂、聚合物等）
• 液体配方（冷却剂、油墨、浆料等）

无与伦比的分散技术释放了碳纳米颗粒在需要优异性能（如导热和导电性，耐磨性和其他机械性能）的应用中的巨大潜力。应用如电池、超级电容器、热界面材料、冷却剂、导电纺织品、导电油墨、化妆品、组织工程、涂料、粘合剂、复合材料、油漆、智能纺织品等。

关于SP1蛋白

SP1是一种沸腾的稳定蛋白质，最初从白杨树中分离出来。它还耐洗涤剂，有机溶剂和蛋白酶，使其适用于许多行业，并且通过工业发酵生产成本低。SP Nano对异常稳定的SP1蛋白进行了基因工程改造，并将其商业化用于特定的定制碳纳米颗粒解决方案。工程化的SP1在其表面上呈现了12倍于石墨表面的肽，因此与石墨烯，CNT和其他CNP非常紧密地结合，从而产生高度稳定的高浓度水分散体。

有关 SP1 晶体结构，请参见下图。该图像显示了环状结构，其中黄色条带代表石墨结合肽。该肽使蛋白质能够在碳纳米颗粒上具有高亲和力对接。紧密结合是通过6个肽同时结合而获得的，而每个肽含有几个结合位点。一旦与碳纳米颗粒结合，蛋白质将永远不会释放其结合。

蛋白质表面的其余部分可以参与与所选聚合物和小分子的许多其他所需相互作用，以使SP1 / CNP复合物适应不同的化学环境。

从团聚体到分散体

SP1技术提供了CNT和石墨烯的出色分散体，而不会对其表面进行化学改性（这种改性会破坏CNP的分子结构并损害其性能）或使用表面活性剂（其与CNP的亲和力适中，因此需要大量的，这会干扰下游应用）。

基于SP1的分散体的主要优点：

• 更高的分散水平
• 更高的稳定性
• 降低粘度
• 固体含量增加
• 低 SP1 与 CNP 比率
• 更强的亲和力
• 原始的 CNP
• 这些分散体有以下型号：水、NMP、DMSO、DMF、乙二醇、甘油和树脂

SP1与当前最先进的色散方法的比较

*分散质量结合了3个参数：分离水平，稳定性和灵敏度
**“分子结构破坏对性能的最小损害”等级在加权平均计算中具有双倍权重

SP Nano SP1 技术的灵活性

SP1技术具有一些特殊的性能，使其成为材料行业的绝佳解决方案。此外，为了适应和/或促进SP1 / CNP复合物与任何系统/基质/环境的结合，SP1 / CNP复合物的SP1部分是包含其他选择官能团的绝佳平台：

• SP1可以通过基因工程进一步编程，以添加新属性或减去现有属性
• SP1可以化学修饰以具有许多可选的化学部分
• SP1/CNP配合物可以与其他颗粒或聚合物（例如乳胶）进一步络合，以产生三元、四元或高阶配合物等高阶配合物/结构。

纳米复合材料增强

SP1优势的一个例子是复合材料。SP1为复合材料纳米增强提供了两种方法：树脂中的分散体或纤维涂层。SP1/ CNP复合物与纺织品纤维（包括碳，玻璃，芳纶等）结合。该材料可分散在树脂、粘合剂、油漆、粘合剂等中。SP1/CNT 改善了层间机械性能：

• 增强纤维与树脂的粘合 – >从而实现有效的负载转移，并将粘合剂转移到粘性失效
• 阻止裂纹扩展 ->从而提高断裂韧性
• 克服由粘合剂失效引起的分层问题 – >从而实现不可能的纤维 – 基质组合

SP1 与环氧树脂、酚醛树脂等基质共价结合。SP1包括各种官能团，有助于与不同树脂进行不同的化学反应。在环氧树脂或酚醛树脂中，SP1的众多胺基与基质产生共价键，这与CNP本身的紧密结合一起，保证CNP将被撕裂并且不会被拉出，从而充当真正的纳米增强剂。

从下图中可以看出，碳纳米管显然是均匀分散的，并且所有碳纳米管都在断裂面被撕裂，这表明它们参与了防止裂纹扩展的努力。虽然环氧树脂断裂表面通常很光滑，但图像中的粗糙表面表明处理过的材料中的裂纹扩展被碳纳米管打断。

T-剥离后用SP1/MWCNT加固环氧树脂断裂面的HR-SEM。

表面涂层

SP1技术优势的另一个例子是表面涂层。SP1/CNP可用于涂覆几乎任何选择的表面，包括使用标准纺织染色机的纺织品。由于碳纤维具有与石墨烯和CNT相同的分子构型，因此这些纤维通常一步包被：当SP1的第一组6结合肽与CNT或石墨烯结合时，环状蛋白质另一侧的第二组肽紧紧地结合碳纤维。

涂有SP1/MWCNT的玻璃织物

Kevlar 涂有 SP1/MWCNT

涂有SP1/MWCNT的碳纤维的HR-SEM

在钢铁中的应用

SP纳米技术还可以作为钢丝（与世界上最大的钢丝制造商之一共同开发的产品）上的出色附着力促进剂。

在共硫化后，很容易从橡胶中拉出钢丝（ASTM D2229），并且没有橡胶被束缚在电线上。传统上，黄铜等合金必须用作钢的涂层，以促进硫化过程中与橡胶的附着力。用SP1 / CB / 乳胶涂覆的电线表现出等效的出色附着力，从钢上的橡胶覆盖物可以看出。

总结

SP Nano开发了一种基于独特蛋白质的无与伦比的分散技术，该技术在需要优异性能（如热导率和导电性，耐磨性和其他机械性能）的应用中释放了碳纳米颗粒的巨大潜力。应用如电池，超级电容器，热界面材料，冷却剂，导电纺织品，导电油墨，化妆品，组织工程，涂料，粘合剂，复合材料，油漆，智能纺织品等。