Süsinik-nanotorudon uskumatud asjad.Need võivad olla terasest tugevamad, samas õhemad kui inimese juuksed.

Samuti on need väga stabiilsed, kerged ja neil on uskumatud elektrilised, termilised ja mehaanilised omadused.Sel põhjusel on neil potentsiaal paljude huvitavate tulevaste materjalide väljatöötamiseks.

Neil võib olla ka võti tuleviku materjalide ja struktuuride, näiteks kosmoseliftide ehitamisel.

Siin uurime, mis need on, kuidas neid tehakse ja millised rakendused neil tavaliselt on.See ei ole mõeldud ammendava juhendina ja on mõeldud kasutamiseks vaid kiire ülevaatena.

Mis onsüsinik-nanotorudja nende omadused?

Süsiniknanotorud (lühidalt CNT-d), nagu nimigi viitab, on süsinikust valmistatud väikesed silindrilised struktuurid.Kuid mitte ainult süsinik, CNT-d koosnevad kokkurullitud lehtedest ühest süsiniku molekulide kihist, mida nimetatakse grafeeniks.

Need kipuvad olema kahes peamises vormis:

1. Üheseinalised süsiniknanotorud(SWCNT-d) – nende läbimõõt on tavaliselt alla 1 nm.

2. Mitme seinaga süsiniknanotorud(MWCNT-d) – need koosnevad mitmest kontsentriliselt omavahel ühendatud nanotorust ja nende läbimõõt võib ulatuda üle 100 nm.

Mõlemal juhul võivad CNT-d olla erineva pikkusega mitmest mikromeetrist sentimeetrini.

Kuna torud on valmistatud eranditult grafeenist, on neil palju selle huvitavaid omadusi.Näiteks CNT-d on seotud sp2-sidemetega – need on molekulaarsel tasemel ülitugevad.

Süsinik-nanotorudel on ka kalduvus van der Waalsi jõudude kaudu kokku köieda.See tagab neile suure tugevuse ja väikese kaalu.Samuti kipuvad need olema väga elektrit juhtivad ja soojust juhtivad materjalid.

"Üksikud CNT seinad võivad olla metallist või pooljuhtivad, sõltuvalt võre orientatsioonist toru telje suhtes, mida nimetatakse kiraalsuseks."

Süsiniknanotorudel on ka teisi hämmastavaid termilisi ja mehaanilisi omadusi, mis muudavad need uute materjalide väljatöötamiseks atraktiivseks.

Mida süsiniknanotorud teevad?

Nagu me juba nägime, on süsiniknanotorudel mõned väga ebatavalised omadused.Seetõttu on CNT-del palju huvitavaid ja mitmekesiseid rakendusi.

Tegelikult ületas 2013. aasta seisuga Wikipedia Science Directi vahendusel süsiniknanotorude tootmine mitu tuhat tonni aastas.Nendel nanotorudel on palju rakendusi, sealhulgas:

• Energia salvestamise lahendused
• Seadme modelleerimine
• Komposiitstruktuurid
• Autoosad, sealhulgas potentsiaalselt vesinikkütuseelemendiga autodes
• Paadi kered
• Spordikaubad
• Veefiltrid
• Õhukese kilega elektroonika
• Katted
• Täiturmehhanismid
• Elektromagnetiline varjestus
• Tekstiilid
• Biomeditsiinilised rakendused, sealhulgas luude ja lihaste koetehnoloogia, keemiline kohaletoimetamine, biosensorid ja palju muud

Mis onmitme seinaga süsiniknanotorud?

Nagu me juba nägime, on mitme seinaga süsinik-nanotorud need nanotorud, mis on valmistatud mitmest kontsentriliselt ühendatud nanotorust.Nende läbimõõt võib ulatuda üle 100 nm.

Nende pikkus võib ulatuda üle sentimeetri ja nende kuvasuhted on tavaliselt 10–10 miljonit.

Mitme seinaga nanotorud võivad sisaldada 6–25 või enamat kontsentrilist seina.

MWCNT-del on mõned suurepärased omadused, mida saab kasutada paljudes kommertsrakendustes.Need sisaldavad :

• Elektriline: MWNT-d on hästi juhtivad, kui need on korralikult integreeritud komposiitstruktuuri.Tuleb märkida, et ainult välissein juhib, siseseinad ei mõjuta juhtivust.
• Morfoloogia: MWNT-del on kõrge kuvasuhe, nende pikkused on tavaliselt üle 100-kordse läbimõõdust ja teatud juhtudel palju suuremad.Nende jõudlus ja rakendus ei põhine mitte ainult kuvasuhtel, vaid ka torude takerdumisastmel ja sirgedel, mis omakorda oleneb nii torude defektide astmest kui ka mõõtmetest.
• Füüsiline: defektideta, individuaalsetel MWNT-del on suurepärane tõmbetugevus ja kui need on integreeritud komposiidi, näiteks termoplasti või termoreaktiivsetesse ühenditesse, võivad need oluliselt suurendada selle tugevust.