Ως το πιο αντιπροσωπευτικό μονοδιάστατο νανοϋλικό,νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματοςΤα (SWCNTs) έχουν πολλές εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες.Με τη συνεχή εις βάθος έρευνα για τη βασική και την εφαρμογή των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος, έχουν δείξει ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων νανοηλεκτρονικών συσκευών, ενισχυτών σύνθετων υλικών, μέσα αποθήκευσης ενέργειας, καταλύτες και φορείς καταλυτών, αισθητήρες, πεδίο εκπομπών, αγώγιμων μεμβρανών, βιο-νανουλικών κ.λπ., μερικά από τα οποία έχουν ήδη επιτύχει βιομηχανικές εφαρμογές.

Μηχανικές ιδιότητες νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος

Τα άτομα άνθρακα των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος συνδυάζονται με πολύ ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς CC.Από τη δομή εικάζεται ότι έχουν υψηλή αξονική αντοχή, bremsstrahlung και μέτρο ελαστικότητας.Οι ερευνητές μέτρησαν τη συχνότητα δόνησης του ελεύθερου άκρου των CNT και διαπίστωσαν ότι το μέτρο των νανοσωλήνων άνθρακα του Young μπορεί να φτάσει το 1 Tpa, το οποίο είναι σχεδόν ίσο με το μέτρο διαμαντιού του Young, το οποίο είναι περίπου 5 φορές αυτό του χάλυβα.Τα SWCNT έχουν εξαιρετικά υψηλή αξονική αντοχή, είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα.η ελαστική καταπόνηση των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος είναι 5%, έως και 12%, δηλαδή περίπου 60 φορές αυτή του χάλυβα.Το CNT έχει εξαιρετική σκληρότητα και ελαστικότητα.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος είναι εξαιρετικές ενισχύσεις για σύνθετα υλικά, τα οποία μπορούν να προσδώσουν τις εξαιρετικές μηχανικές τους ιδιότητες στα σύνθετα υλικά, έτσι ώστε τα σύνθετα υλικά να δείχνουν τη δύναμη, τη σκληρότητα, την ελαστικότητα και την αντοχή στην κόπωση που αρχικά δεν είχαν.Όσον αφορά τους νανοανιχνευτές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν νανοσωλήνες άνθρακα για την κατασκευή άκρων ανιχνευτών σάρωσης με υψηλότερη ανάλυση και μεγαλύτερο βάθος ανίχνευσης.

Ηλεκτρικές ιδιότητες νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος

Η σπειροειδής σωληνοειδής δομή των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος καθορίζει τις μοναδικές και εξαιρετικές ηλεκτρικές του ιδιότητες.Θεωρητικές μελέτες έχουν δείξει ότι λόγω της βαλλιστικής μεταφοράς ηλεκτρονίων σε νανοσωλήνες άνθρακα, η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος αυτών είναι τόσο υψηλή όσο 109A/cm2, που είναι 1000 φορές υψηλότερη από αυτή του χαλκού με καλή αγωγιμότητα.Η διάμετρος ενός νανοσωλήνα άνθρακα μονού τοιχώματος είναι περίπου 2 nm και η κίνηση των ηλεκτρονίων σε αυτόν έχει κβαντική συμπεριφορά.Επηρεασμένο από την κβαντική φυσική, καθώς η διάμετρος και ο σπειροειδής τρόπος του SWCNT αλλάζουν, το ενεργειακό χάσμα της ζώνης σθένους και της ζώνης αγωγιμότητας μπορεί να αλλάξει από σχεδόν μηδέν σε 1eV, η αγωγιμότητά του μπορεί να είναι μεταλλική και ημιαγώγιμη, έτσι η αγωγιμότητα των νανοσωλήνων άνθρακα μπορεί να ρυθμιστεί αλλάζοντας τη γωνία και τη διάμετρο χειραλικότητας.Μέχρι στιγμής, καμία άλλη ουσία δεν έχει βρεθεί να είναι σαν τους νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος που μπορεί να προσαρμόσει παρομοίως το ενεργειακό χάσμα αλλάζοντας απλώς τη διάταξη των ατόμων.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα, όπως ο γραφίτης και το διαμάντι, είναι εξαιρετικοί θερμικοί αγωγοί.Όπως η ηλεκτρική τους αγωγιμότητα, οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν επίσης εξαιρετική αξονική θερμική αγωγιμότητα και είναι ιδανικά θερμικά αγώγιμα υλικά.Οι θεωρητικοί υπολογισμοί δείχνουν ότι το σύστημα αγωγιμότητας θερμότητας νανοσωλήνων άνθρακα (CNT) έχει μεγάλη μέση ελεύθερη διαδρομή φωνονίων, τα φωνόνια μπορούν να μεταδοθούν ομαλά κατά μήκος του σωλήνα και η αξονική θερμική αγωγιμότητά του είναι περίπου 6600 W/m•K ή περισσότερο, που είναι παρόμοια με τη θερμική αγωγιμότητα του μονοστρωματικού γραφενίου.Οι ερευνητές μέτρησαν ότι η θερμική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου του νανοσωλήνα άνθρακα μονού τοιχώματος (SWCNT) είναι κοντά στα 3500W/m•K, που είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του διαμαντιού και του γραφίτη (~2000W/m•K).Αν και η απόδοση εναλλαγής θερμότητας των νανοσωλήνων άνθρακα στην αξονική κατεύθυνση είναι πολύ υψηλή, η απόδοση εναλλαγής θερμότητας στην κατακόρυφη κατεύθυνση είναι σχετικά χαμηλή και οι νανοσωλήνες άνθρακα περιορίζονται από τις δικές τους γεωμετρικές ιδιότητες και ο ρυθμός διαστολής τους είναι σχεδόν μηδενικός, τόσο πολλοί νανοσωλήνες άνθρακα ομαδοποιημένοι σε μια δέσμη, η θερμότητα δεν θα μεταφερθεί από τον ένα νανοσωλήνα άνθρακα στον άλλο.

Η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος (SWCNTs) θεωρείται εξαιρετικό υλικό για την επιφάνεια επαφής των καλοριφέρ επόμενης γενιάς, γεγονός που μπορεί να τα καταστήσει παράγοντα θερμικής αγωγιμότητας για θερμαντικά σώματα τσιπ CPU υπολογιστών στο μέλλον.Το θερμαντικό σώμα CPU με νανοσωλήνες άνθρακα, του οποίου η επιφάνεια επαφής με τη CPU είναι εξ ολοκλήρου κατασκευασμένη από νανοσωλήνες άνθρακα, έχει θερμική αγωγιμότητα 5 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των συνήθως χρησιμοποιούμενων υλικών χαλκού.Ταυτόχρονα, οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος έχουν καλές προοπτικές εφαρμογής σε σύνθετα υλικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας όπως κινητήρες και πύραυλοι.

Οπτικές ιδιότητες νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος

Η μοναδική δομή των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος έχει δημιουργήσει τις μοναδικές οπτικές ιδιότητές του.Η φασματοσκοπία Raman, η φασματοσκοπία φθορισμού και η φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού-εγγύς υπέρυθρου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στη μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων του.Η φασματοσκοπία Raman είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο εργαλείο ανίχνευσης για νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος.Η χαρακτηριστική λειτουργία δόνησης των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος δακτυλίου αναπνοής λειτουργίας δόνησης (RBM) εμφανίζεται στα 200nm περίπου.Το RBM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της μικροδομής των νανοσωλήνων άνθρακα και τον προσδιορισμό του εάν το δείγμα περιέχει νανοσωλήνες άνθρακα με ένα τοίχωμα.

Μαγνητικές ιδιότητες νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος

Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν μοναδικές μαγνητικές ιδιότητες, οι οποίες είναι ανισότροπες και διαμαγνητικές και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μαλακά σιδηρομαγνητικά υλικά.Ορισμένοι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος με συγκεκριμένες δομές έχουν επίσης υπεραγωγιμότητα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υπεραγώγιμα σύρματα.

Απόδοση αποθήκευσης αερίου νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος

Η μονοδιάστατη σωληνοειδής δομή και η μεγάλη αναλογία μήκους προς διάμετρο νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος κάνουν την κοιλότητα του κοίλου σωλήνα να έχει ισχυρό τριχοειδές αποτέλεσμα, έτσι ώστε να έχει μοναδικά χαρακτηριστικά προσρόφησης, αποθήκευσης αερίου και διήθησης.Σύμφωνα με υπάρχουσες ερευνητικές εκθέσεις, οι νανοσωλήνες άνθρακα ενός τοιχώματος είναι τα υλικά προσρόφησης με τη μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης υδρογόνου, ξεπερνώντας κατά πολύ άλλα παραδοσιακά υλικά αποθήκευσης υδρογόνου και θα συμβάλουν στην προώθηση της ανάπτυξης κυψελών καυσίμου υδρογόνου.

Η καταλυτική δραστηριότητα των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος

Οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος έχουν εξαιρετική ηλεκτρονική αγωγιμότητα, υψηλή χημική σταθερότητα και μεγάλη ειδική επιφάνεια (SSA).Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες ή φορείς καταλυτών και έχουν υψηλότερη καταλυτική δράση.Ανεξάρτητα από την παραδοσιακή ετερογενή κατάλυση ή την ηλεκτροκατάλυση και τη φωτοκατάλυση, οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος έχουν δείξει μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής.

Η Guangzhou Hongwu παρέχει υψηλής και σταθερής ποιότητας νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος με διαφορετικό μήκος, καθαρότητα (91-99%), λειτουργικούς τύπους.Επίσης, η διασπορά μπορεί να προσαρμοστεί.