باعتبارها أكثر المواد النانوية أحادية البعد تمثيلا ،الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار（SWCNTs لها العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الممتازة.من خلال البحث المتعمق المستمر حول أساسيات وتطبيق الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار ، فقد أظهروا آفاق تطبيق واسعة في العديد من المجالات ، بما في ذلك الأجهزة الإلكترونية النانوية ، ومحسنات المواد المركبة ، ووسائط تخزين الطاقة ، والمحفزات وناقلات المواد الحفازة ، وأجهزة الاستشعار ، والمجال. الباعثات والأفلام الموصلة والمواد النانوية الحيوية ، وما إلى ذلك ، والتي حقق بعضها بالفعل تطبيقات صناعية.

الخواص الميكانيكية للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار

يتم دمج ذرات الكربون للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار مع روابط تساهمية CC قوية جدًا.يُفترض من الهيكل أن لديهم قوة محورية عالية ، و bremsstrahlung ومعامل مرونة.قام الباحثون بقياس تردد الاهتزاز للنهاية الحرة لأنابيب الكربون النانوية ، ووجدوا أن معامل يونج للأنابيب النانوية الكربونية يمكن أن يصل إلى 1 تيرا باسكال ، وهو ما يعادل تقريبًا معامل يونج للماس ، وهو حوالي 5 أضعاف معامل الفولاذ.تتميز SWCNTs بقوة محورية عالية للغاية ، فهي حوالي 100 مرة من الفولاذ ؛السلالة المرنة للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار هي 5٪ ، حتى 12٪ ، أي حوالي 60 ضعفًا من الفولاذ.تتميز CNT بصلابة ممتازة وقابلية للانحناء.

الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار هي تعزيزات ممتازة للمواد المركبة ، والتي يمكن أن تنقل خواصها الميكانيكية الممتازة إلى المواد المركبة ، بحيث تُظهر المواد المركبة القوة والمتانة والمرونة ومقاومة التعب التي لا تمتلكها في الأصل.من حيث الميكروبات النانوية ، يمكن استخدام الأنابيب النانوية الكربونية لعمل نصائح مسبار المسح بدقة أعلى وعمق اكتشاف أكبر.

الخواص الكهربائية للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار

يحدد الهيكل الأنبوبي الحلزوني للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار خصائصه الكهربائية الفريدة والممتازة.أظهرت الدراسات النظرية أنه بسبب النقل الباليستي للإلكترونات في الأنابيب النانوية الكربونية ، فإن قدرة حملها الحالية تصل إلى 109 أمبير / سم 2 ، وهي أعلى 1000 مرة من تلك الخاصة بالنحاس ذي الموصلية الجيدة.يبلغ قطر الأنبوب النانوي الكربوني أحادي الجدار حوالي 2 نانومتر ، وحركة الإلكترونات فيه لها سلوك كمي.تتأثر بفيزياء الكم ، نظرًا لتغير القطر والوضع اللولبي لتغير SWCNT ، يمكن تغيير فجوة الطاقة في نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل من صفر تقريبًا إلى 1eV ، ويمكن أن تكون الموصلية المعدنية وأشباه الموصلات ، لذلك يمكن توصيل الأنابيب النانوية الكربونية يمكن تعديلها عن طريق تغيير زاوية الانحناء والقطر.حتى الآن ، لم يتم العثور على أي مادة أخرى مثل الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار يمكنها أيضًا تعديل فجوة الطاقة ببساطة عن طريق تغيير ترتيب الذرات.

الأنابيب النانوية الكربونية ، مثل الجرافيت والماس ، هي موصلات حرارية ممتازة.مثل الموصلية الكهربائية للأنابيب النانوية الكربونية ، تتميز أيضًا بموصلية حرارية محورية ممتازة وهي مواد موصلة حرارية مثالية.تظهر الحسابات النظرية أن الأنبوب النانوي الكربوني - CNT - نظام التوصيل الحراري لديه متوسط ​​مسار حر كبير من الفونونات ، ويمكن أن تنتقل الفونونات بسلاسة على طول الأنبوب ، وتبلغ الموصلية الحرارية المحورية حوالي 6600 واط / م • كلفن أو أكثر ، وهو ما يشبه الموصلية الحرارية للجرافين أحادي الطبقة.قام الباحثون بقياس الموصلية الحرارية لدرجة حرارة الغرفة للأنبوب النانوي الكربوني أحادي الجدار SWCNT بالقرب من 3500W / m • K ، وهو أكبر بكثير من الماس والجرافيت (~ 2000W / m • K).على الرغم من أن أداء التبادل الحراري للأنابيب النانوية الكربونية في الاتجاه المحوري مرتفع للغاية ، إلا أن أداء التبادل الحراري في الاتجاه العمودي منخفض نسبيًا ، كما أن الأنابيب النانوية الكربونية محدودة بخصائصها الهندسية الخاصة ، ومعدل تمددها يكاد يكون صفرًا ، حتى أن العديد منها يتم تجميع الأنابيب النانوية الكربونية في حزمة ، ولن يتم نقل الحرارة من أنبوب نانوي كربوني إلى آخر.

تعتبر الموصلية الحرارية الممتازة للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار (SWCNTs) مادة ممتازة لسطح التلامس لمشعات الجيل التالي ، والتي يمكن أن تجعلها عامل توصيل حراري لمشعات رقاقة وحدة المعالجة المركزية في الكمبيوتر في المستقبل.المبرد ذو الأنابيب النانوية الكربونية وحدة المعالجة المركزية ، الذي يتكون سطحه الملامس لوحدة المعالجة المركزية بالكامل من الأنابيب النانوية الكربونية ، لديه موصلية حرارية تبلغ 5 أضعاف المواد النحاسية الشائعة الاستخدام.في الوقت نفسه ، تتمتع الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار بآفاق جيدة للتطبيق في المواد المركبة ذات الموصلية الحرارية العالية ويمكن استخدامها في مختلف المكونات عالية الحرارة مثل المحركات والصواريخ.

الخصائص البصرية للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار

خلقت البنية الفريدة للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار خصائصها البصرية الفريدة.تم استخدام مطياف رامان ، مطيافية الفلورة ، مطيافية الأشعة فوق البنفسجية المرئية القريبة من الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في دراسة خصائصه البصرية.يعد التحليل الطيفي لرامان أكثر أدوات الكشف استخدامًا للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار.يظهر وضع الاهتزاز المميز لوضع اهتزاز التنفس الدائري للأنابيب النانوية أحادية الجدار (RBM) عند حوالي 200 نانومتر.يمكن استخدام RBM لتحديد البنية المجهرية للأنابيب النانوية الكربونية وتحديد ما إذا كانت العينة تحتوي على أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار.

الخصائص المغناطيسية للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار

للأنابيب النانوية الكربونية خواص مغناطيسية فريدة متباينة الخواص ومغناطيسية ، ويمكن استخدامها كمواد مغناطيسية ناعمة.بعض الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار ذات الهياكل المحددة لها أيضًا موصلية فائقة ويمكن استخدامها كأسلاك فائقة التوصيل.

أداء تخزين الغاز للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار

إن الهيكل الأنبوبي أحادي البعد ونسبة الطول إلى القطر الكبيرة للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار تجعل تجويف الأنبوب المجوف له تأثير شعري قوي ، بحيث يكون له خصائص امتزاز فريدة وتخزين الغاز والتسلل.وفقًا لتقارير الأبحاث الحالية ، فإن الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار هي مواد امتصاص ذات أكبر سعة تخزين للهيدروجين ، وتتجاوز بكثير مواد تخزين الهيدروجين التقليدية الأخرى ، وستساعد في تعزيز تطوير خلايا وقود الهيدروجين.

النشاط التحفيزي للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار

تتميز الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار بموصلية إلكترونية ممتازة ، واستقرار كيميائي عالٍ ، ومساحة سطح محددة كبيرة (SSA).يمكن استخدامها كمحفزات أو ناقلات محفز ، ولها نشاط تحفيزي أعلى.لا يهم في الحفز التقليدي غير المتجانس ، أو في التحفيز الكهربائي والتحفيز الضوئي ، فقد أظهرت الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار إمكانات تطبيق كبيرة.

توفر شركة Guangzhou Hongwu أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار عالية الجودة ومستقرة بطول مختلف ونقاء (91-99٪) وأنواع وظيفية.كما يمكن تخصيص التشتت.