Süsiniknanotorudon uskumatud asjad. Need võivad olla tugevamad kui teras, olles samal ajal õhemad kui inimese juuksed.

Need on ka väga stabiilsed, kerged ja neil on uskumatud elektrilised, termilised ja mehaanilised omadused. Sel põhjusel on neil paljude huvitavate tulevaste materjalide arendamise potentsiaal.

Neil võib olla ka tuleviku materjalide ja struktuuride ehitamise võti, näiteks kosmoseliftid.

Siin uurime, mis nad on, kuidas neid tehakse ja milliseid rakendusi neil kipuvad olema. See ei ole mõeldud ammendavaks juhendiks ja see on mõeldud ainult kiire ülevaatena.

Mis onsüsiniknanotorudJa nende omadused?

Nagu nimigi ütleb, on süsinik nanotorud (lühidalt), nagu nimigi ütleb, on minutilised silindrilised struktuurid, mis on valmistatud süsinikust. Kuid mitte ainult ühegi süsiniku, koosnevad CNT-d ühekihilise süsinikmolekuliga, mida nimetatakse grafeeniks.

Nad kipuvad tulema kahes peamises vormis:

1. Ühe seinaga süsiniknanotorud(SWCNT) - nende läbimõõt on tavaliselt alla 1 nm.

2. Mitme seinaga süsiniknanotorud(MWCNT) - need koosnevad mitmest kontsentriliselt sekkunud nanotorust ja tavaliselt on läbimõõt, mis võib ulatuda üle 100 nm.

Mõlemal juhul võivad CNT -d olla erineva pikkusega mitme mikromeetri vahel sentimeetrini.

Kuna torud on ehitatud eranditult grafeenist, jagavad nad paljusid selle huvitavaid omadusi. Näiteks CNT -d on seotud SP2 -sidemetega - need on molekulaarsel tasemel äärmiselt tugevad.

Süsiniknanotorudel on ka kalduvus Van der Waalsi jõudude kaudu koos köiega. See annab neile suure tugevuse ja madala kaalu. Samuti kipuvad need olema väga elektriliselt juhtivad ja termiliselt juhtivad materjalid.

"Üksikud CNT -seinad võivad olla metallilised või pooljuhtivad sõltuvalt võre orientatsioonist toru telje suhtes, mida nimetatakse kiraalseks."

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

Mida teevad süsiniknanotorud?

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

Tegelikult, alates 2013. aastast, ületas Wikipedia teaduse otsese süsinik nanotorude tootmine mitu tuhat tonni aastas. Nendel nanotorudel on palju rakendusi, sealhulgas kasutamine:

• Energia salvestamise lahendused
• Seadme modelleerimine
• Komposiitstruktuurid
• Autoosad, sealhulgas potentsiaalselt vesinikkütuse rakuautodes
• Laevakered
• Spordikaubad
• Veefiltrid
• Õhukese kilega elektroonika
• Katted
• Ajamid
• Elektromagnetiline varjestus
• Tekstiilid
• Biomeditsiinilised rakendused, sealhulgas luude ja lihaste kudede insener, keemiline kohaletoimetamine, biosensorid ja palju muud

Mis onmitme seinaga süsiniknanotorud?

Nagu me juba nägime, on mitme seinaga süsiniknanotorud need nanotorud, mis on valmistatud mitmest kontsentriliselt ühendatud nanotorust. Neil on tavaliselt läbimõõt, mis võib ulatuda üle 100 nm.

Need võivad ulatuda sentimeetrite ulatuseni ja tavaliselt on kuvasuhted, mis varieeruvad vahemikus 10 kuni 10 miljonit.

Mitme seinaga nanotorud võivad sisaldada 6–25 või enam kontsentrilist seinat.

MWCNT -del on mõned suurepärased omadused, mida saab kasutada suures hulgal ärirakendustes. Nende hulka kuulub:

• Elektrilised: MWNT -d on komposiitstruktuuri korralikult integreeritud väga juhtivad. Tuleb märkida, et ainuüksi välimine sein juhib, siseseinad ei ole juhtivusele olulised.
• Morfoloogia: MWNT -del on kõrge kuvasuhe, mille pikkus on tavaliselt üle 100 -kordse läbimõõduga ja teatud juhtudel palju kõrgemad. Nende jõudlus ja rakendamine põhinevad mitte ainult kuvasuhtel, vaid ka torude takerdumise astmel ja sirkusel, mis omakorda on funktsioon nii torude defektide astmest kui ka mõõtmest.
• Füüsiline: defektivaba, individuaalne, MWNT-del on suurepärane tõmbetugevus ja komposiitidesse integreeritud, näiteks termoplastiliste või termostikuühenditega, võib selle tugevust märkimisväärselt suurendada.