骏德冻干机实测｜单壁碳纳米管（SWCNT）浆料 冻干实验报告

骏德冻干机实测｜单壁碳纳米管（SWCNT）浆料冻干实验报告

一、实验目的

单壁碳纳米管具备优异的导电性、超大比表面积与优异力学性能，是制备导电气凝胶、多孔陶瓷载体、电化学电极、吸附材料的核心原料。碳纳米管水基浆料固含量极低、水分占比很高，传统烘干方式极易出现骨架收缩、团聚开裂、孔隙坍塌、碳管堆积团聚等问题，无法得到疏松多孔的完整结构。本次依托骏德冻干机开展单壁碳纳米管浆料专项冻干实验，通过低温真空升华工艺，完整保留纳米管三维网络结构，验证超低固含纳米浆料的冻干成型可行性与工艺稳定性。

二、实验仪器与样品

实验设备：骏德真空冷冻干燥机

实验样品：单壁碳纳米管水基浆料

样品配方参数：

碳纳米管固含：0.8%（单壁碳纳米管）

分散体系：纯水 + CMC分散剂

整体含水率：98%～99%

体系特点：超低固含、高亲水、易塌陷、烘干易团聚

预处理方式：浆料充分搅拌均质、脱泡处理，均匀平铺冻干托盘

预冻工艺：-45℃深度预冻，确保体系冻实

三、 实验过程

本次实验样品提前进行充分搅拌均质，消除碳纳米管沉降、分层现象，保证浆料整体浓度均匀、分散稳定。静置脱泡后，将浆料均匀分装至4组冻干托盘，采用薄层平铺方式，保证冻干过程升华均匀、无局部堆积。

统一完成-45℃低温预冻工艺，充分冻结浆料内部自由水与结合水，形成稳定冰晶骨架，避免抽真空过程出现喷料、沸腾、塌陷问题。预冻完成后进入骏德冻干机真空升华干燥与解析干燥阶段，采用阶梯式缓慢升温工艺，匹配低固含浆料易塌陷特性，全程设备运行稳定、真空度可控，最终完成整套冻干制程。

四、实验实测数据

单盘初始装料重量：320g

单盘冻干成品重量：5g

整体脱水率：98.4%

成品状态：纯黑色、超轻疏松多孔固态，成型完整、无收缩、无塌陷、无开裂、无碳管团聚结块

五、实验效果总结

本次单壁碳纳米管浆料冻干实验效果优异，达到纳米气凝胶成型标准：

结构完整度高：冻干后完整保留浆料冻结时的三维多孔骨架，整体板型规整，无边缘收缩、无表面塌陷、无起皮碎裂，复刻冰晶成型结构。

质地超轻疏松：成品重量极轻，孔隙发达、通透均匀，无硬芯、无局部密实区域，三维网络结构完整。

分散性保持优异：全程低温真空升华，无高温团聚、无CMC胶层固化结块，保留单壁碳纳米管的高比表面积与导电特性。

脱水稳定：含水率极低，可长期稳定保存，不易吸潮回软，满足后续烧结、改性、复合成型使用需求。

六、实验核心结论 & 工艺价值

本次实验充分证明：骏德冻干机适配超低固含单壁碳纳米管水基浆料的冻干成型工艺。针对98%+高含水率、极易塌陷、极易团聚的纳米浆料体系，通过精准低温预冻、阶梯升华控温、稳定高真空环境，成功制备出结构完整、疏松多孔、性能优异的碳纳米管多孔气凝胶坯体。

相比传统烘干工艺，冻干工艺优势显著：

杜绝液相毛细张力破坏，不塌陷、不收缩、不硬化；

保留单壁碳纳米管原始分散状态，无团聚、无堆叠，保证高导电、高比表面积特性；

CMC分散剂低温不降解，骨架支撑性稳定；

成型一致性高，可批量制备高性能碳纳米管气凝胶、多孔陶瓷复合前驱体、电极材料、吸附材料。

本次实验工艺成熟、成品质量稳定，可为后续碳基气凝胶、导电多孔材料、垂直孔碳化硅复合陶瓷、电化学催化载体等新材料研发与量产提供可靠工艺支撑。