駿德凍干機實測｜單壁碳納米管（SWCNT）漿料凍干實驗報告

一、實驗目的

單壁碳納米管具備優異的導電性、超大比表面積與優異力學性能，是制備導電氣凝膠、多孔陶瓷載體、電化學電極、吸附材料的核心原料。碳納米管水基漿料固含量極低、水分占比很高，傳統烘干方式極易出現骨架收縮、團聚開裂、孔隙坍塌、碳管堆積團聚等問題，無法得到疏松多孔的完整結構。本次依托駿德凍干機開展單壁碳納米管漿料專項凍干實驗，通過低溫真空升華工藝，完整保留納米管三維網絡結構，驗證超低固含納米漿料的凍干成型可行性與工藝穩定性。

二、實驗儀器與樣品

實驗設備：駿德真空冷凍干燥機

實驗樣品：單壁碳納米管水基漿料

樣品配方參數：

碳納米管固含：0.8%（單壁碳納米管）

分散體系：純水 + CMC分散劑

整體含水率：98%～99%

體系特點：超低固含、高親水、易塌陷、烘干易團聚

預處理方式：漿料充分攪拌均質、脫泡處理，均勻平鋪凍干托盤

預凍工藝：-45℃深度預凍，確保體系凍實

三、 實驗過程

本次實驗樣品提前進行充分攪拌均質，消除碳納米管沉降、分層現象，保證漿料整體濃度均勻、分散穩定。靜置脫泡后，將漿料均勻分裝至4組凍干托盤，采用薄層平鋪方式，保證凍干過程升華均勻、無局部堆積。

統一完成-45℃低溫預凍工藝，充分凍結漿料內部自由水與結合水，形成穩定冰晶骨架，避免抽真空過程出現噴料、沸騰、塌陷問題。預凍完成后進入駿德凍干機真空升華干燥與解析干燥階段，采用階梯式緩慢升溫工藝，匹配低固含漿料易塌陷特性，全程設備運行穩定、真空度可控，最終完成整套凍干制程。

四、實驗實測數據

單盤初始裝料重量：320g

單盤凍干成品重量：5g

整體脫水率：98.4%

成品狀態：純黑色、超輕疏松多孔固態，成型完整、無收縮、無塌陷、無開裂、無碳管團聚結塊

五、實驗效果總結

本次單壁碳納米管漿料凍干實驗效果優異，達到納米氣凝膠成型標準：

結構完整度高：凍干后完整保留漿料凍結時的三維多孔骨架，整體板型規整，無邊緣收縮、無表面塌陷、無起皮碎裂，復刻冰晶成型結構。

質地超輕疏松：成品重量極輕，孔隙發達、通透均勻，無硬芯、無局部密實區域，三維網絡結構完整。

分散性保持優異：全程低溫真空升華，無高溫團聚、無CMC膠層固化結塊，保留單壁碳納米管的高比表面積與導電特性。

脫水穩定：含水率極低，可長期穩定保存，不易吸潮回軟，滿足后續燒結、改性、復合成型使用需求。

六、實驗核心結論 & 工藝價值

本次實驗充分證明：駿德凍干機適配超低固含單壁碳納米管水基漿料的凍干成型工藝。針對98%+高含水率、極易塌陷、極易團聚的納米漿料體系，通過精準低溫預凍、階梯升華控溫、穩定高真空環境，成功制備出結構完整、疏松多孔、性能優異的碳納米管多孔氣凝膠坯體。

相比傳統烘干工藝，凍干工藝優勢顯著：

杜絕液相毛細張力破壞，不塌陷、不收縮、不硬化；

保留單壁碳納米管原始分散狀態，無團聚、無堆疊，保證高導電、高比表面積特性；

CMC分散劑低溫不降解，骨架支撐性穩定；

成型一致性高，可批量制備高性能碳納米管氣凝膠、多孔陶瓷復合前驅體、電極材料、吸附材料。

本次實驗工藝成熟、成品質量穩定，可為后續碳基氣凝膠、導電多孔材料、垂直孔碳化硅復合陶瓷、電化學催化載體等新材料研發與量產提供可靠工藝支撐。