Als repräsentativste eindimensionale Nanomaterial,Einwandige Kohlenstoffnanoröhren（SWCNTs） haben viele hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften. Mit der kontinuierlichen eingehenden Forschung zu den Grund- und Anwendung von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren haben sie in vielen Bereichen breite Anwendungsaussichten gezeigt, darunter elektronische Nano-Geräte, Verbesserung von Verbundmaterial, Energiespeichermedien, Katalysatoren und Katalysatoren, Sensoren, Feldemitter, leitende Filme, Bio-Nano-Materialien usw..

Mechanische Eigenschaften von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren

Die Kohlenstoffatome von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren sind mit sehr starken kovalenten CC-Bindungen kombiniert. Es wird aus der Struktur spekuliert, dass sie eine hohe axiale Festigkeit, Bremsstrahl- und Elastizitätsmodul aufweisen. Die Forscher messen die Schwingungsfrequenz des freien Ende von CNTs und stellten fest, dass der Young -Modul von Kohlenstoffnanoröhren 1 TPa erreichen kann, was fast dem Diamantenmodul des Jungen entspricht, der etwa das Fünffache von Stahl ist. SWCNTs haben eine extrem hohe Axialfestigkeit, es ist etwa 100 -mal so hoch wie Stahl; Die elastische Dehnung von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren beträgt 5%, bis zu 12%, was etwa 60-mal so hoch ist wie Stahl. CNT hat ausgezeichnete Zähigkeit und Biegerbarkeit.

Einwandige Kohlenstoffnanoröhren sind ausgezeichnete Verstärkungen für Verbundwerkstoffe, die Verbundwerkstoffen ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften verleihen können, sodass Verbundwerkstoffe die Festigkeit, Zähigkeit, Elastizität und Ermüdungsbeständigkeit zeigen, die sie ursprünglich nicht besitzen. In Bezug auf Nanoproben können Kohlenstoffnanoröhren verwendet werden, um Scan -Sonden -Spitzen mit höherer Auflösung und größerer Erkennungstiefe zu erzielen.

Elektrische Eigenschaften von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren

Die spiralrohrende Struktur von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren bestimmt seine einzigartigen und hervorragenden elektrischen Eigenschaften. Theoretische Studien haben gezeigt, dass aufgrund des ballistischen Transports von Elektronen in Kohlenstoffnanoröhren die Stromversorgerkapazität von ihnen bis zu 109a/cm2 beträgt, was 1000-mal höher ist als die von Kupfer mit guter Leitfähigkeit. Der Durchmesser eines einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchens beträgt ungefähr 2nm, und die Bewegung von Elektronen darin hat das Quantenverhalten. Betroffen durch die Quantenphysik, da sich der Durchmesser- und Spiralmodus der SWCNT -Änderung der Energielücke des Valenzbandes und des Leitungsbandes von nahezu Null auf 1EV geändert werden kann, kann seine Leitfähigkeit metallisch und halblektiv sein, sodass die Leitfähigkeit von Kohlenstoffnanoröhren angepasst werden kann, indem der Chiralitätswinkel und den Durchschnitt der Chiralität verändert werden. Bisher wurde festgestellt, dass kein anderer Substanz wie einwandige Kohlenstoffnanoröhren ist, die die Energielücke in ähnlicher Weise einstellen können, indem sie einfach die Anordnung von Atomen ändern.

Kohlenstoffnanoröhren wie Graphit und Diamant sind ausgezeichnete thermische Leiter. Wie ihre elektrische Leitfähigkeit haben auch Kohlenstoffnanoröhren eine ausgezeichnete axiale thermische Leitfähigkeit und sind ideale thermische Leitmaterialien. Theoretische Berechnungen zeigen, dass das Carbon-Nanoröhrchen （CNT） Wärmeleitungssystem einen großen durchschnittlichen freien Pfad von Phononen aufweist, Phononen entlang des Rohrs glatt übertragen werden können, und seine axiale Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 6600 W/m • k oder mehr, was der thermischen Leitfähigkeit des Einschicht-Graphen ähnlich ist. Die Forscher haben gemessen, dass die thermische Leitfähigkeit der Raumtemperatur von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren （swcnt） nahe 3500 W/m • k ist, was viel größer ist als die von Diamant und Graphit (~ 2000 W/m • k). Obwohl die Wärmeaustauschleistung von Kohlenstoffnanoröhren in axialer Richtung sehr hoch ist, ist ihre Wärmeaustauschleistung in vertikaler Richtung relativ niedrig, und Kohlenstoffnanoröhren sind durch ihre eigenen geometrischen Eigenschaften begrenzt, und ihre Expansionsrate ist fast Null, so dass auch viele Kohlenstoffnanoröhren in ein Bündel gebündelt sind, das Heizung nicht von einem Kohlenstoffnanotube von einem Kohlenstoffnanotube von einem Kohlenstoffnanotube zu einem anderen übertragen wird.

Die hervorragende thermische Leitfähigkeit von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) gelten als ein ausgezeichnetes Material für die Kontaktfläche der Kühler der nächsten Generation, das sie in Zukunft zu einem Wärmeleittreuitätsmittel für Computer-CPU-Chip-Chip-Chip-Kühler machen kann. Der Carbon -Nanoröhren -CPU -Kühler, dessen Kontaktoberfläche mit der CPU vollständig aus Kohlenstoffnanoröhren besteht, hat eine thermische Leitfähigkeit von 5 -fachen der häufig verwendeten Kupfermaterialien. Gleichzeitig haben einwandige Kohlenstoffnanoröhren gute Anwendungsaussichten in Verbundwerkstoffen mit hoher thermischer Leitfähigkeit und können in verschiedenen Hochtemperaturkomponenten wie Motoren und Raketen verwendet werden.

Optische Eigenschaften von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren

Die einzigartige Struktur von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren hat seine einzigartigen optischen Eigenschaften geschaffen. Die Raman-Spektroskopie, die Fluoreszenzspektroskopie und die ultraviolette Infrarotspektroskopie wurden in der Untersuchung seiner optischen Eigenschaften weit verbreitet. Die Raman-Spektroskopie ist das am häufigsten verwendete Nachweiswerkzeug für einwandige Kohlenstoffnanoröhren. Der charakteristische Schwingungsmodus des einwandigen Kohlenstoffnanoröhren-Ring-Atem-Vibrationsmodus (RBM) erscheint bei etwa 200 nm. RBM kann verwendet werden, um die Mikrostruktur von Kohlenstoffnanoröhren zu bestimmen und zu bestimmen, ob die Probe einwandige Kohlenstoffnanoröhren enthält.

Magnetische Eigenschaften von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren

Kohlenstoffnanoröhren haben einzigartige magnetische Eigenschaften, die anisotrop und diamagnetisch sind und als weiche ferromagnetische Materialien verwendet werden können. Einige einwandige Kohlenstoffnanoröhren mit spezifischen Strukturen haben ebenfalls eine Superkonformität und können als supraleitende Drähte verwendet werden.

Gasspeicherleistung von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren

Die eindimensionale röhrenförmige Struktur und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren lassen die Hohlrohrhöhle einen starken Kapillareffekt haben, sodass sie eine einzigartige Adsorptions-, Gasspeicher- und Infiltrationseigenschaften aufweist. Nach bestehenden Forschungsberichten sind einwandige Kohlenstoffnanoröhren die Adsorptionsmaterialien mit der größten Wasserstoffspeicherkapazität, die andere herkömmliche Wasserstoffspeichermaterialien weit überschreiten, und hilft bei der Entwicklung von Wasserstoffbrennstoffzellen.

Die katalytische Aktivität von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren

Einwandige Kohlenstoffnanoröhren weisen eine ausgezeichnete elektronische Leitfähigkeit, eine hohe chemische Stabilität und eine große spezifische Oberfläche (SSA) auf. Sie können als Katalysatoren oder Katalysatoren verwendet werden und haben eine höhere katalytische Aktivität. Unabhängig von der herkömmlichen heterogenen Katalyse oder bei der Elektrokatalyse und Photokatalyse haben einwandige Kohlenstoffnanoröhren hervorragende Anwendungspotentiale gezeigt.

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