Como el nanomaterial unidimensional más representativo,nanotubos de carbono de paredes individuales（SWCNT） tienen muchas excelentes propiedades físicas y químicas. Con la investigación continua en profundidad sobre la aplicación básica y de nanotubos de carbono de pared de una sola pared, han mostrado amplias perspectivas de aplicaciones en muchos campos, incluidos dispositivos nano electrónicos, potenciadores de materiales compuestos, medios de almacenamiento de energía, catalizadores y portadores de catalizadores, sensores, emitores de campo, películas conductivas, materiales bio-nano, etc., algunas de las cuales ya han logrado aplicaciones industriales.

Propiedades mecánicas de nanotubos de carbono de paredes individuales

Los átomos de carbono de los nanotubos de carbono de pared única se combinan con enlaces covalentes CC muy fuertes. Se especula a partir de la estructura que tienen alta resistencia axial, Bremsstrahlung y módulo elástico. Los investigadores midieron la frecuencia de vibración del extremo libre de los CNT y descubrieron que el módulo de nanotubos de carbono de los jóvenes puede alcanzar 1TPA, que es casi igual al módulo de diamante del joven, que es aproximadamente 5 veces el de acero. Los SWCNT tienen una resistencia axial extremadamente alta, es aproximadamente 100 veces mayor que el de acero; La cepa elástica de los nanotubos de carbono de pared simple es del 5%, hasta el 12%, lo que es aproximadamente 60 veces mayor que la del acero. CNT tiene una excelente dureza y capacidad de flexión.

Los nanotubos de carbono de pared de una sola pared son excelentes refuerzos para materiales compuestos, que pueden impartir sus excelentes propiedades mecánicas a los materiales compuestos, de modo que los materiales compuestos muestran la resistencia, la dureza, la elasticidad y la resistencia a la fatiga que originalmente no poseen. En términos de nanoprobes, los nanotubos de carbono se pueden usar para hacer puntas de sonda de escaneo con mayor resolución y mayor profundidad de detección.

Propiedades eléctricas de nanotubos de carbono de una sola pared

La estructura tubular espiral de los nanotubos de carbono de pared simple determina sus propiedades eléctricas únicas y excelentes. Los estudios teóricos han demostrado que debido al transporte balístico de electrones en nanotubos de carbono, la capacidad de transporte de corriente de ellos es tan alta como 109a/cm2, que es 1000 veces mayor que la del cobre con buena conductividad. El diámetro de un nanotubo de carbono de una sola pared es de aproximadamente 2 nm, y el movimiento de electrones tiene un comportamiento cuántico. Afectado por la física cuántica, a medida que cambia el diámetro y el modo espiral de SWCNT, la brecha de energía de la banda de valencia y la banda de conducción se pueden cambiar de casi cero a 1EV, su conductividad puede ser metálica y semiconductora, por lo que la conductividad de los nanotubos de carbono se puede ajustar cambiando el ángulo de quiralidad y el diámetro. Hasta ahora, no se ha encontrado que ninguna otra sustancia sea como los nanotubos de carbono de pared de una sola pared pueden ajustar de manera similar la brecha de energía simplemente cambiando la disposición de los átomos.

Los nanotubos de carbono, como el grafito y el diamante, son excelentes conductores térmicos. Al igual que su conductividad eléctrica, los nanotubos de carbono también tienen una excelente conductividad térmica axial y son materiales conductores térmicos ideales. Los cálculos teóricos muestran que el nanotubo de carbono （CNT） El sistema de conducción de calor tiene una gran ruta libre promedio de fonones, los fonones pueden transmitirse suavemente a lo largo de la tubería y su conductividad térmica axial es de aproximadamente 6600W/m • k o más, lo que es similar a la conductividad térmica del grafeno único. Los investigadores midieron que la conductividad térmica de temperatura ambiente del nanotubo de carbono de pared de una sola pared （SWCNT） está cerca de 3500W/m • K, que es mucho mayor que la del diamante y el grafito (~ 2000w/m • k). Aunque el rendimiento del intercambio de calor de los nanotubos de carbono en la dirección axial es muy alto, su rendimiento del intercambio de calor en la dirección vertical es relativamente bajo, y los nanotubos de carbono están limitados por sus propias propiedades geométricas, y su tasa de expansión es casi cero, por lo que incluso muchos nanotubos de carbono se inclinan en un bortaje, el calor no se transferirá de un nanotubo de carbono a otro.

La excelente conductividad térmica de los nanotubos de carbono de pared de una sola pared (SWCNT) se considera un excelente material para la superficie de contacto de los radiadores de próxima generación, lo que puede convertirlos en un agente de conductividad térmica para los radiadores de chip de CPU de la computadora en el futuro. El radiador de la CPU de nanotubos de carbono, cuya superficie de contacto con la CPU está hecha por completo de nanotubos de carbono, tiene una conductividad térmica 5 veces la de los materiales de cobre de uso común. Al mismo tiempo, los nanotubos de carbono de pared de una sola pared tienen buenas perspectivas de aplicación en materiales compuestos de alta conductividad térmica y pueden usarse en varios componentes de alta temperatura, como motores y cohetes.

Propiedades ópticas de nanotubos de carbono de una sola pared

La estructura única de los nanotubos de carbono de pared simple ha creado sus propiedades ópticas únicas. La espectroscopía Raman, la espectroscopía de fluorescencia y la espectroscopía infrarroja ultravioleta-visible se han utilizado ampliamente en el estudio de sus propiedades ópticas. La espectroscopía Raman es la herramienta de detección más utilizada para nanotubos de carbono de pared de una sola pared. El modo de vibración característica del modo de vibración de respiración de nanotubos de carbono de pared de una sola pared (RBM) aparece a aproximadamente 200 nm. RBM se puede usar para determinar la microestructura de los nanotubos de carbono y determinar si la muestra contiene nanotubos de carbono de pared de una sola pared.

Propiedades magnéticas de nanotubos de carbono de una sola pared

Los nanotubos de carbono tienen propiedades magnéticas únicas, que son anisotrópicas y diamagnéticas, y pueden usarse como materiales ferromagnéticos suaves. Algunos nanotubos de carbono de pared de una sola pared con estructuras específicas también tienen superconductividad y pueden usarse como cables superconductores.

Rendimiento de almacenamiento de gas de nanotubos de carbono de paredes individuales

La estructura tubular unidimensional y la gran relación longitud-diámetro de nanotubos de carbono de pared de una sola pared hacen que la cavidad del tubo hueco tenga un fuerte efecto capilar, de modo que tenga características únicas de adsorción, almacenamiento de gases e infiltración. Según los informes de investigación existentes, los nanotubos de carbono de pared de una sola pared son los materiales de adsorción con la mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno, que excede a otros materiales de almacenamiento de hidrógeno tradicionales, y ayudarán a promover el desarrollo de celdas de combustible de hidrógeno.

La actividad catalítica de los nanotubos de carbono de paredes individuales

Los nanotubos de carbono de pared de una sola pared tienen una excelente conductividad electrónica, alta estabilidad química y gran área de superficie específica (SSA). Se pueden usar como catalizadores o portadores de catalizador, y tienen una mayor actividad catalítica. No importa en la catálisis heterogénea tradicional, o en la electrocatálisis y fotocatálisis, los nanotubos de carbono de pared de una sola pared han mostrado grandes potenciales de aplicación.

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