Kõige tüüpilisema ühemõõtmelise nanomaterjalinaühe seinaga süsiniknanotorud(SWCNT-del) on palju suurepäraseid füüsikalisi ja keemilisi omadusi.Pideva põhjaliku uurimistööga ühe seinaga süsinik-nanotorude aluste ja rakenduste kohta on need näidanud laialdasi kasutusvõimalusi paljudes valdkondades, sealhulgas nanoelektroonikaseadmetes, komposiitmaterjalide võimendajates, energiasalvestusmeediumites, katalüsaatorites ja katalüsaatorikandjates, andurites, välitingimustes. emitterid, juhtivad kiled, bio-nanomaterjalid jne, millest mõned on juba jõudnud tööstuslikuks kasutamiseks.

Üheseinaliste süsinik-nanotorude mehaanilised omadused

Üheseinaliste süsinik-nanotorude süsinikuaatomid on kombineeritud väga tugevate CC-kovalentsete sidemetega.Konstruktsiooni põhjal oletatakse, et neil on suur aksiaalne tugevus, bremsstrahlung ja elastsusmoodul.Teadlased mõõtsid CNT-de vaba otsa vibratsioonisagedust ja leidsid, et Youngi süsinik-nanotorude moodul võib ulatuda 1 Tpa-ni, mis on peaaegu võrdne Youngi teemandi mooduliga, mis on umbes 5 korda suurem terase omast.SWCNT-del on äärmiselt kõrge aksiaalne tugevus, see on umbes 100 korda suurem kui terasest;ühe seinaga süsinik-nanotorude elastsus on 5%, kuni 12%, mis on umbes 60 korda suurem kui terasel.CNT-l on suurepärane sitkus ja painduvus.

Üheseinalised süsiniknanotorud on suurepärased komposiitmaterjalide tugevdused, mis võivad anda komposiitmaterjalidele nende suurepärased mehaanilised omadused, nii et komposiitmaterjalidel on tugevus, sitkus, elastsus ja väsimuskindlus, mida neil algselt ei olnud.Nanosondide osas saab süsinik-nanotorusid kasutada suurema eraldusvõime ja suurema tuvastamissügavusega skaneerivate sondiotsikute valmistamiseks.

Üheseinaliste süsiniknanotorude elektrilised omadused

Üheseinaliste süsinik-nanotorude spiraalne torukujuline struktuur määrab selle ainulaadsed ja suurepärased elektrilised omadused.Teoreetilised uuringud on näidanud, et tänu elektronide ballistilisele transpordile süsinik-nanotorudes on nende voolukandevõime lausa 109A/cm2, mis on 1000 korda suurem kui hea juhtivusega vasel.Üheseinalise süsiniknanotoru läbimõõt on umbes 2 nm ja elektronide liikumisel selles on kvantkäitumine.Mõjutatud kvantfüüsikast, kuna SWCNT läbimõõt ja spiraalrežiim muutuvad, saab valentsriba ja juhtivusriba energiavahet muuta peaaegu nullist 1eV-ni, selle juhtivus võib olla metalliline ja pooljuhtiv, nii et süsinik-nanotorude juhtivus võib reguleerida kiraalsuse nurga ja läbimõõdu muutmisega.Siiani pole leitud, et ükski teine ​​aine oleks nagu ühe seinaga süsinik-nanotorud, mis suudaksid energiavahet samamoodi reguleerida, muutes lihtsalt aatomite paigutust.

Süsiniknanotorud, nagu grafiit ja teemant, on suurepärased soojusjuhid.Nagu nende elektrijuhtivus, on süsiniknanotorudel ka suurepärane aksiaalne soojusjuhtivus ja need on ideaalsed soojusjuhtivuse materjalid.Teoreetilised arvutused näitavad, et süsinik-nanotoru (CNT) soojusjuhtivussüsteemil on suur keskmine foonoonide vaba tee, fononeid saab sujuvalt mööda toru edasi kanda ja selle aksiaalne soojusjuhtivus on umbes 6600 W/m•K või rohkem, mis on sarnane ühekihilise grafeeni soojusjuhtivus.Teadlased mõõtsid, et ühe seinaga süsinik-nanotoru (SWCNT) soojusjuhtivus toatemperatuuril on ligikaudu 3500 W/m•K, mis on palju suurem kui teemandil ja grafiidil (~2000 W/m•K).Kuigi süsinik-nanotorude soojusvahetuse jõudlus aksiaalsuunas on väga kõrge, on nende soojusvahetuse jõudlus vertikaalsuunas suhteliselt madal ja süsiniknanotorud on piiratud nende endi geomeetriliste omadustega ning nende paisumiskiirus on peaaegu null, nii et isegi paljud süsinik-nanotorud, mis on kimpu kokku pandud, ei kandu soojus ühelt süsiniknanotorult teisele.

Üheseinaliste süsinik-nanotorude (SWCNT) suurepärast soojusjuhtivust peetakse suurepäraseks materjaliks järgmise põlvkonna radiaatorite kontaktpinna jaoks, mis võib tulevikus muuta need arvutite protsessorikiibi radiaatorite soojusjuhtivuse vahendiks.Süsinik-nanotoru protsessori radiaatoril, mille kontaktpind protsessoriga on täielikult valmistatud süsinik-nanotorudest, on 5 korda suurem soojusjuhtivus kui tavaliselt kasutatavatel vaskmaterjalidel.Samal ajal on ühe seinaga süsinik-nanotorudel head kasutusvõimalused kõrge soojusjuhtivusega komposiitmaterjalides ja neid saab kasutada mitmesugustes kõrge temperatuuriga komponentides, nagu mootorid ja raketid.

Üheseinaliste süsinik-nanotorude optilised omadused

Üheseinaliste süsinik-nanotorude ainulaadne struktuur on loonud nende ainulaadsed optilised omadused.Selle optiliste omaduste uurimisel on laialdaselt kasutatud Ramani spektroskoopiat, fluorestsentsspektroskoopiat ja ultraviolett-nähtava lähiinfrapuna spektroskoopiat.Ramani spektroskoopia on kõige sagedamini kasutatav ühe seinaga süsinik-nanotorude tuvastamise tööriist.Üheseinaliste süsinik-nanotorude rõnga hingamisvibratsiooni režiim (RBM) ilmneb umbes 200 nm juures.RBM-i abil saab määrata süsinik-nanotorude mikrostruktuuri ja teha kindlaks, kas proov sisaldab ühe seinaga süsinik-nanotorusid.

Üheseinaliste süsiniknanotorude magnetilised omadused

Süsiniknanotorudel on ainulaadsed magnetilised omadused, mis on anisotroopsed ja diamagnetilised ning neid saab kasutada pehmete ferromagnetiliste materjalidena.Mõnel spetsiifilise struktuuriga üheseinalisel süsiniknanotorul on ka ülijuhtivus ja neid saab kasutada ülijuhtivate juhtmetena.

Üheseinaliste süsinik-nanotorude gaasisalvestusomadused

Üheseinaliste süsinik-nanotorude ühemõõtmeline torukujuline struktuur ja suur pikkuse ja läbimõõdu suhe muudavad õõnsa toruõõnsuse tugeva kapillaarefektiga, nii et sellel on ainulaadsed adsorptsiooni-, gaasisalvestus- ja infiltratsiooniomadused.Olemasolevate uurimisaruannete kohaselt on ühe seinaga süsinik-nanotorud suurima vesiniku salvestamise võimsusega adsorptsioonimaterjalid, mis ületavad palju teisi traditsioonilisi vesiniku salvestamise materjale ja aitavad edendada vesinikkütuseelementide arendamist.

Üheseinaliste süsinik-nanotorude katalüütiline aktiivsus

Üheseinalistel süsiniknanotorudel on suurepärane elektrooniline juhtivus, kõrge keemiline stabiilsus ja suur eripind (SSA).Neid saab kasutada katalüsaatoritena või katalüsaatorikandjatena ning neil on suurem katalüütiline aktiivsus.Ükskõik, kas traditsioonilises heterogeenses katalüüsis või elektrokatalüüsis ja fotokatalüüsis on ühe seinaga süsinik-nanotorud näidanud suurt rakenduspotentsiaali.

Guangzhou Hongwu tarnib kõrge ja stabiilse kvaliteediga ühe seinaga erineva pikkuse, puhtusega (91–99%) ja funktsionaliseeritud tüüpi süsiniknanotorusid.Samuti saab kohandada dispersiooni.