Kohlenstoffnanoröhrensind unglaubliche Dinge. Sie können stärker sein als Stahl, während sie dünner sind als ein menschliches Haar.

Sie sind auch sehr stabil, leicht und haben unglaubliche elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften. Aus diesem Grund haben sie das Potenzial für die Entwicklung vieler interessanter zukünftiger Materialien.

Sie können auch den Schlüssel zum Aufbau der Materialien und Strukturen der Zukunft wie Weltraumaufzüge halten.

Hier untersuchen wir, was sie sind, wie sie hergestellt werden und welche Anwendungen sie tendieren. Dies ist kein umfassender Leitfaden und soll nur als schnelle Übersicht verwendet werden.

Was sindKohlenstoffnanoröhrenUnd ihre Eigenschaften?

Kohlenstoffnanoröhren (kurz CNTs), wie der Name schon sagt, sind winzige zylindrische Strukturen aus Kohlenstoff. Aber nicht irgendein Kohlenstoff, CNTs bestehen aus aufgerollten Blättern einer einzelnen Schicht von Kohlenstoffmolekülen, die als Graphen bezeichnet werden.

Sie neigen dazu, in zwei Hauptformen zu kommen:

1. Einwandige Kohlenstoffnanoröhren(SWCNTs) - Diese haben tendenziell einen Durchmesser von weniger als 1 nm.

2. Multi -ummauerte Kohlenstoffnanoröhren(MWCNTs) - Diese bestehen aus mehreren konzentrisch interlebierten Nanoröhren und haben tendenziell Durchmesser, die mehr als 100 nm erreichen können.

In beiden Fällen können CNTs zwischen mehreren Mikrometern zu Zentimetern variable Längen aufweisen.

Da die Röhren ausschließlich aus Graphen gebaut werden, teilen sie viele seiner interessanten Eigenschaften. CNTs sind zum Beispiel mit SP2 -Bindungen verbunden - diese sind auf molekularer Ebene äußerst stark.

Kohlenstoffnanoröhren neigen auch dazu, über Van -der -Waals -Kräfte miteinander zu sgeln. Dies verleiht ihnen hohe Festigkeit und niedriges Gewicht. Sie sind auch in der Regel hoch elektrisch leitende und thermisch leitende Materialien.

"Einzelne CNT -Wände können je nach Ausrichtung des Gitters in Bezug auf die Rohrachse, die als Chiralität bezeichnet wird, metallisch oder semikondend sein."

Kohlenstoffnanoröhren haben auch andere erstaunliche thermische und mechanische Eigenschaften, die sie für die Entwicklung neuer Materialien attraktiv machen.

Was machen Kohlenstoffnanoröhren?

Wie wir bereits gesehen haben, haben Kohlenstoffnanoröhren einige sehr ungewöhnliche Eigenschaften. Aus diesem Grund haben CNTs viele interessante und abwechslungsreiche Anwendungen.

Tatsächlich überstieg die Carbon -Nanoröhrchenproduktion laut Wikipedia ab 2013 über mehreren tausend Tonnen pro Jahr. Diese Nanoröhren haben viele Anwendungen, einschließlich der Verwendung in:

• Energiespeicherlösungen
• Gerätemodellierung
• Zusammengesetzte Strukturen
• Kfz -Teile, einschließlich potenziell in Wasserstoffbrennstoffzellenautos
• Bootsrümpfe
• Sportartikel
• Wasserfilter
• Dünnfilmelektronik
• Beschichtungen
• Aktuatoren
• Elektromagnetische Abschirmung
• Textilien
• Biomedizinische Anwendungen, einschließlich Tissue Engineering von Knochen und Muskel, chemische Abgabe, Biosensoren und mehr

Was sindMulti -ummauerte Kohlenstoffnanoröhren?

Wie wir bereits gesehen haben, sind mehrwehige Kohlenstoffnanoröhren die Nanoröhren aus mehreren konzentrisch miteinander verbundenen Nanoröhren. Sie neigen dazu, Durchmesser zu haben, die mehr als 100 nm erreichen können.

Sie können über die Länge von Zentimetern hinausgehen und haben tendenziell Aspektverhältnisse, die zwischen 10 und 10 Millionen variieren.

Mehrwandige Nanoröhren können zwischen 6 und 25 oder mehr konzentrischen Wänden enthalten.

MWCNTs haben einige hervorragende Eigenschaften, die in einer großen Anzahl von kommerziellen Anwendungen ausgenutzt werden können. Dazu gehören:

• Elektrisch: MWNTs sind hoch leitend, wenn sie ordnungsgemäß in eine Verbundstruktur integriert sind. Es sollte beachtet werden, dass die Außenwand allein leitet, die inneren Wände nicht in Höhe von Leitfähigkeit involviert sind.
• Morphologie: MWNTs haben ein hohes Seitenverhältnis, wobei die Längen typischerweise mehr als das 100 -fache des Durchmessers und in bestimmten Fällen viel höher sind. Ihre Leistung und Anwendung basieren nicht nur auf dem Seitenverhältnis, sondern auch auf dem Grad der Verstrickung und der Geradheit der Röhrchen, was wiederum eine Funktion sowohl des Grades als auch des Dimension von Defekten in den Röhren ist.
• Physikalisch: MWNNTs, MWNTs, haben eine hervorragende Zugfestigkeit und können seine Stärke erheblich erhöhen.