Jako nejreprezentativnější jednorozměrný nanomateriál,jednostěnné uhlíkové nanotrubice(SWCNT) mají mnoho vynikajících fyzikálních a chemických vlastností.Díky nepřetržitému hloubkovému výzkumu základů a aplikací jednostěnných uhlíkových nanotrubic ukázaly široké možnosti uplatnění v mnoha oblastech, včetně nano elektronických zařízení, zesilovačů kompozitních materiálů, médií pro uchovávání energie, katalyzátorů a nosičů katalyzátorů, senzorů, pole zářiče, vodivé filmy, bionano materiály atd., z nichž některé již dosáhly průmyslových aplikací.

Mechanické vlastnosti jednostěnných uhlíkových nanotrubic

Atomy uhlíku jednostěnných uhlíkových nanotrubic jsou kombinovány s velmi silnými CC kovalentními vazbami.Ze struktury se spekuluje, že mají vysokou axiální pevnost, brzdné záření a modul pružnosti.Výzkumníci změřili vibrační frekvenci volného konce CNT a zjistili, že Youngův modul uhlíkových nanotrubic může dosáhnout 1 Tpa, což se téměř rovná Youngovu modulu diamantu, což je asi 5krát větší modul než u oceli.SWCNT mají extrémně vysokou axiální pevnost, je asi 100krát větší než ocel;elastická deformace jednostěnných uhlíkových nanotrubic je 5% až 12%, což je asi 60krát více než ocel.CNT má vynikající houževnatost a ohybatelnost.

Jednostěnné uhlíkové nanotrubice jsou vynikající výztuhy pro kompozitní materiály, které mohou kompozitním materiálům propůjčit jejich vynikající mechanické vlastnosti, takže kompozitní materiály vykazují pevnost, houževnatost, elasticitu a odolnost proti únavě, kterou původně neměly.Pokud jde o nanosondy, uhlíkové nanotrubice lze použít k výrobě hrotů skenovacích sond s vyšším rozlišením a větší hloubkou detekce.

Elektrické vlastnosti jednostěnných uhlíkových nanotrubic

Spirálovitá trubková struktura jednostěnných uhlíkových nanotrubic určuje její jedinečné a vynikající elektrické vlastnosti.Teoretické studie ukázaly, že díky balistickému transportu elektronů v uhlíkových nanotrubičkách je jejich proudová zatížitelnost až 109A/cm2, což je 1000krát více než u mědi s dobrou vodivostí.Průměr jednostěnné uhlíkové nanotrubice je asi 2nm a pohyb elektronů v ní má kvantové chování.Ovlivněno kvantovou fyzikou, protože se mění průměr a spirální mód SWCNT, energetická mezera valenčního pásma a vodivostního pásma se může změnit z téměř nuly na 1 eV, jeho vodivost může být kovová a polovodivá, takže vodivost uhlíkových nanotrubiček může být lze upravit změnou úhlu chirality a průměru.Dosud nebyla zjištěna žádná jiná látka, která by byla podobná jednostěnným uhlíkovým nanotrubičkám, které by mohly podobně upravit energetickou mezeru pouhou změnou uspořádání atomů.

Uhlíkové nanotrubice, jako grafit a diamant, jsou vynikajícími tepelnými vodiči.Stejně jako jejich elektrická vodivost mají uhlíkové nanotrubice také vynikající axiální tepelnou vodivost a jsou ideálními tepelně vodivými materiály.Teoretické výpočty ukazují, že systém vedení tepla z uhlíkových nanotrubic (CNT) má velkou průměrnou volnou dráhu fononů, fonony mohou být plynule přenášeny potrubím a jeho axiální tepelná vodivost je asi 6600 W/m•K nebo více, což je podobné tepelná vodivost jednovrstvého grafenu.Výzkumníci naměřili, že tepelná vodivost jednostěnné uhlíkové nanotrubice (SWCNT) při pokojové teplotě se blíží 3500 W/m•K, což je mnohem více než u diamantu a grafitu (~2000 W/m•K).Přestože je tepelná výměna uhlíkových nanotrubic v axiálním směru velmi vysoká, jejich tepelná výměna ve vertikálním směru je relativně nízká a uhlíkové nanotrubice jsou omezeny svými vlastními geometrickými vlastnostmi a rychlost jejich expanze je téměř nulová, takže i mnoho uhlíkové nanotrubice svázané do svazku, nebude se přenášet teplo z jedné uhlíkové nanotrubice do druhé.

Vynikající tepelná vodivost jednostěnných uhlíkových nanotrubic (SWCNT) je považována za vynikající materiál pro kontaktní povrch zářičů nové generace, což z nich může v budoucnu udělat činidlo tepelné vodivosti pro zářiče počítačových CPU čipů.Radiátor CPU z uhlíkových nanotrubic, jehož kontaktní plocha s CPU je celá vyrobena z uhlíkových nanotrubic, má 5krát vyšší tepelnou vodivost než běžně používané měděné materiály.Jednostěnné uhlíkové nanotrubice mají zároveň dobré vyhlídky na uplatnění v kompozitních materiálech s vysokou tepelnou vodivostí a lze je použít v různých vysokoteplotních součástech, jako jsou motory a rakety.

Optické vlastnosti jednostěnných uhlíkových nanotrubic

Unikátní struktura jednostěnných uhlíkových nanotrubiček vytvořila její unikátní optické vlastnosti.Ramanova spektroskopie, fluorescenční spektroskopie a ultrafialová-viditelná-blízká infračervená spektroskopie byly široce používány při studiu jeho optických vlastností.Ramanova spektroskopie je nejběžněji používaným detekčním nástrojem pro jednostěnné uhlíkové nanotrubice.Charakteristický vibrační režim jednostěnných uhlíkových nanotrubic prstencový vibrační režim (RBM) se objevuje při asi 200 nm.RBM lze použít k určení mikrostruktury uhlíkových nanotrubic a určení, zda vzorek obsahuje jednostěnné uhlíkové nanotrubice.

Magnetické vlastnosti jednostěnných uhlíkových nanotrubic

Uhlíkové nanotrubice mají jedinečné magnetické vlastnosti, které jsou anizotropní a diamagnetické, a lze je použít jako měkké feromagnetické materiály.Některé jednostěnné uhlíkové nanotrubice se specifickými strukturami mají také supravodivost a lze je použít jako supravodivé dráty.

Výkonnost skladování plynu jednostěnných uhlíkových nanotrubic

Jednorozměrná trubková struktura a velký poměr délky k průměru jednostěnných uhlíkových nanotrubiček způsobují, že dutina duté trubice má silný kapilární efekt, takže má jedinečné charakteristiky adsorpce, skladování plynu a infiltrace.Podle existujících výzkumných zpráv jsou jednostěnné uhlíkové nanotrubice adsorpčními materiály s největší kapacitou skladování vodíku, které daleko převyšují jiné tradiční materiály pro skladování vodíku, a pomohou podpořit vývoj vodíkových palivových článků.

Katalytická aktivita jednostěnných uhlíkových nanotrubic

Jednostěnné uhlíkové nanotrubice mají vynikající elektronovou vodivost, vysokou chemickou stabilitu a velký specifický povrch (SSA).Mohou být použity jako katalyzátory nebo nosiče katalyzátorů a mají vyšší katalytickou aktivitu.Bez ohledu na tradiční heterogenní katalýzu nebo elektrokatalýzu a fotokatalýzu vykazují jednostěnné uhlíkové nanotrubice velký aplikační potenciál.

Guangzhou Hongwu dodává vysoce a stabilní kvalitní jednostěnné uhlíkové nanotrubice s různou délkou, čistotou (91-99 %), funkcionalizovanými typy.Také rozptyl lze přizpůsobit.