Uhlíkové nanotrubicejsou neuvěřitelné věci. Mohou být silnější než ocel, zatímco jsou tenčí než lidské vlasy.

Jsou také vysoce stabilní, lehké a mají neuvěřitelné elektrické, tepelné a mechanické vlastnosti. Z tohoto důvodu mají potenciál rozvoje mnoha zajímavých budoucích materiálů.

Mohou také držet klíč k budování materiálů a struktur budoucnosti, jako jsou kosmické výtahy.

Zde zkoumáme, co jsou, jak jsou vyrobeny a jaké aplikace mají tendenci mít. Neměl to být vyčerpávajícím průvodcem a má být použit pouze jako rychlý přehled.

Co jsouUhlíkové nanotrubicea jejich vlastnosti?

Uhlíkové nanotrubice (zkráceně CNT), jak název napovídá, jsou drobné válcové struktury vyrobené z uhlíku. Ale nejen žádný uhlík, CNT se skládá z převrácených listů jedné vrstvy molekul uhlíku zvané grafen.

Mají tendenci přicházet ve dvou hlavních formách:

1. Jedno stěnové uhlíkové nanotrubice(SWCNT) - Ty mají tendenci mít průměr menší než 1 nm.

2. Více zděné uhlíkové nanotrubice(MWCNTS) - Ty se skládají z několika koncentricky napojených nanotrubic a mají tendenci mít průměry, které mohou dosáhnout více než 100 nm.

V obou případech mohou CNT mít variabilní délky od několika mikrometrů po centimetry.

Vzhledem k tomu, že trubice jsou postaveny výhradně z grafenu, sdílejí mnoho svých zajímavých vlastností. Například CNT jsou spojeny s vazbami SP2 - ty jsou extrémně silné na molekulární úrovni.

Uhlíkové nanotrubice mají také tendenci se provazovat společně prostřednictvím van der Waalsových sil. To jim poskytuje vysokou pevnost a nízkou hmotnost. Také mají tendenci být vysoce elektricky vodivé a tepelně řídící materiály.

"Jednotlivé stěny CNT mohou být kovové nebo polovodivé v závislosti na orientaci mříže s ohledem na osu trubice, která se nazývá chiralita."

Uhlíkové nanotrubice mají také jiné úžasné tepelné a mechanické vlastnosti, díky nimž jsou přitažlivé pro vývoj nových materiálů.

Co dělají uhlíkové nanotrubice?

Jak jsme již viděli, uhlíkové nanotrubice mají některé velmi neobvyklé vlastnosti. Z tohoto důvodu mají CNT mnoho zajímavých a rozmanitých aplikací.

Ve skutečnosti, od roku 2013, podle Wikipedie prostřednictvím Science Direct, produkce uhlíkových nanotrubic překročila několik tisíc tun ročně. Tyto nanotrubice mají mnoho aplikací, včetně použití v:

• Řešení skladování energie
• Modelování zařízení
• Složené struktury
• Automobilové díly, včetně potenciálně v automobilech vodíkových palivových článků
• Lodní trupy
• Sportovní zboží
• Vodové filtry
• Tenkovrstvá elektronika
• Povlaky
• Ovladače
• Elektromagnetické stínění
• Textilie
• Biomedicínské aplikace, včetně tkáňového inženýrství kostí a svalu, chemického dodávání, biosenzorů a dalších

Co jsouvíce zděné uhlíkové nanotrubice?

Jak jsme již viděli, vícevrstvé uhlíkové nanotrubice jsou ty nanotrubice vyrobené z několika koncentricky propojených nanotrubic. Mají tendenci mít průměry, které mohou dosáhnout více než 100 nm.

Mohou dosáhnout přes centimetry na délku a mají tendenci mít poměry stran, které se pohybují mezi 10 a 10 miliony.

Nanotrubice s více stěnami mohou obsahovat 6 až 25 nebo více soustředných stěn.

MWCNT mají některé vynikající vlastnosti, které lze využít ve velkém počtu komerčních aplikací. Patří sem:

• Elektrické: MWNT jsou vysoce vodivé, když jsou správně integrovány do složené struktury. Je třeba poznamenat, že samotná vnější stěna provádí, vnitřní stěny nejsou nápomocné vodivosti.
• Morfologie: MWNT mají vysoký poměr stran, s délkami obvykle více než 100násobek průměru a v některých případech mnohem vyšší. Jejich výkon a použití jsou založeny nejen na poměru stran, ale také na stupni zapletení a přímou trubek, což je zase funkcí stupně a dimenze defektů v trubkách.
• Fyzikální: Bez vad, jednotlivce, MWNT mají vynikající pevnost v tahu a když jsou integrovány do kompozitu, jako je termoplastické nebo termosetové sloučeniny, může výrazně zvýšit svou pevnost.