Kui kõige esinduslikum ühemõõtmeline nanomaterjal,ühe seinaga süsiniknanotorud（SWCNT -de） on palju suurepäraseid füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Üheseina seinaga süsiniknanotorude põhi- ja rakendamise pidevate põhjalike uuringute abil on nad näidanud paljudes valdkondades laiade rakenduse väljavaateid, sealhulgas Nano elektroonikaseadmeid, komposiitmaterjali tugevdajad, energiasalvestuskeskkonnad, katalüsaatorid ja katalüsaatorid, andurid, põllufilmid, juhtivad filmid, bio-nanomaterjalid jne.

Üheseintega süsiniknanotorude mehaanilised omadused

Üheseintega süsiniknanotorude süsinikuaatomid ühendatakse väga tugevate CC kovalentsete sidemetega. Konstruktsioonist spekuleeritakse, et neil on kõrge aksiaalne tugevus, Bremsstrahlung ja elastne moodul. Teadlased mõõtsid CNT -de vaba otsa vibratsioonisagedust ja leidsid, et Youngi süsiniknanotorude moodul võib jõuda 1TPA -ni, mis on peaaegu võrdne noore teemandi mooduliga, mis on umbes 5 -kordne terasest. SWCNT -del on äärmiselt kõrge aksiaalne tugevus, see on umbes 100 -kordne terasest; Üheseintega süsiniknanotorude elastne tüvi on 5%, kuni 12%, mis on umbes 60 korda suurem. CNT -l on suurepärane sitkus ja paindlikkus.

Üheseintega süsiniknanotorud on suurepärased komposiitmaterjalide tugevdused, mis võivad anda komposiitmaterjalidele nende suurepäraseid mehaanilisi omadusi, nii et komposiitmaterjalid näitavad tugevust, sitkust, elastsust ja väsimuskindlust, mida neil algselt ei ole. Nanoprobede osas saab süsiniknanotorusid kasutada skaneeriva sondi näpunäidete valmistamiseks suurema eraldusvõimega ja suurema avastamissügavusega.

Üheseintega süsiniknanotorude elektrilised omadused

Üheseintega süsiniknanotorude spiraalne torukujuline struktuur määrab selle ainulaadsed ja suurepärased elektrilised omadused. Teoreetilised uuringud on näidanud, et süsiniknanotorude elektronide ballistilise transpordi tõttu on nende voolu kandmisvõime koguni 109A/CM2, mis on 1000 korda suurem kui hea juhtivusega vase oma. Üheseina seinaga süsiniknanotoru läbimõõt on umbes 2nm ja elektronide liikumisel selles on kvantkäitumine. Kvantfüüsika mõjutab SWCNT muutumise läbimõõt ja spiraalne režiim, valentsriba ja juhtivusriba energiavahe saab muuta peaaegu nullist 1EV -ni, selle juhtivus võib olla metalliline ja pooljuhtivust, nii et süsiniknanotorude juhtivust saab reguleerida, muutes kiraalsuse nurka ja diameetri. Siiani ei ole leitud, et ükski teine ​​aine on nagu ühe seinaga süsiniknanotorud, ei saa energialõhet samamoodi reguleerida, muutes lihtsalt aatomite paigutust.

Süsiniknanotorud, nagu grafiit ja teemant, on suurepärased soojusjuhtmed. Nagu nende elektrijuhtivus, on ka süsiniknanotorudel suurepärane aksiaalne soojusjuhtivus ja need on ideaalsed soojusjuhtivad materjalid. Teoreetilised arvutused näitavad, et süsinik nanotoru （CNT） soojusjuhtivuse süsteemis on suur keskmine fononite vaba tee, fononeid saab sujuvalt kanda mööda toru ja selle aksiaalne soojusjuhtivus on umbes 6600W/m • K või rohkem, mis sarnaneb ühemoorilise grafeeni soojusjuhtivusega. Teadlased mõõtsid, et ühe seinaga süsiniknanotoru （SWCNT） toatemperatuur soojusjuhtivus on lähedal 3500W/M • K-le, mis on palju suurem kui teemant ja grafiidi (~ 2000W/M • K). Ehkki süsiniknanotorude soojusvahetus on aksiaalses suunas väga kõrge, on nende soojusvahetus vertikaalsuunas suhteliselt madal ja süsiniku nanotorusid piiravad nende enda geomeetrilised omadused ja nende laienemiskiirus on peaaegu null, nii et isegi palju süsiniku nanotorusid, mis on komplekteeritud kimpuks, ei kandu ühest süsiniku nanotilt teise.

Üheseintega süsiniknanotorude (SWCNT) suurepärast soojusjuhtivust peetakse suurepäraseks materjaliks järgmise põlvkonna radiaatorite kontaktpinna jaoks, mis võib muuta need tulevikus arvuti CPU kiibiradiaatorite soojusjuhtivuse aineks. Süsiniknanotoru CPU radiaatoril, mille kontaktpind CPU -ga on täielikult valmistatud süsiniknanotorudest, on soojusjuhtivus 5 korda suurem kui tavaliselt kasutatavad vaskmaterjalid. Samal ajal on ühe seinaga süsiniknanotorudel hea rakenduse väljavaated kõrge soojusjuhtivusega komposiitmaterjalides ja neid saab kasutada erinevates kõrgtemperatuurilistes komponentides, näiteks mootorites ja rakettides.

Üheseintega süsiniknanotorude optilised omadused

Üheseintega süsiniknanotorude ainulaadne struktuur on loonud selle ainulaadsed optilised omadused. Selle optiliste omaduste uurimisel on laialdaselt kasutatud Ramani spektroskoopiat, fluorestsentsspektroskoopiat ja ultraviolett-nähtavat-learset infrapunaspektroskoopiat. Ramani spektroskoopia on ühe seinaga süsiniknanotorude jaoks kõige sagedamini kasutatav tuvastusvahend. Üheseintega süsiniknanotorude rõngaste hingamisrežiimi (RBM) iseloomulik vibratsioonirežiim ilmub umbes 200 nm. RBM-i saab kasutada süsiniknanotorude mikrostruktuuri määramiseks ja selle määramiseks, kas proov sisaldab ühe seinaga süsiniknanotorusid.

Üheseintega süsiniknanotorude magnetilised omadused

Süsiniknanotorudel on ainulaadsed magnetilised omadused, mis on anisotroopsed ja diamagnetilised ning mida saab kasutada pehmete ferromagnetiliste materjalidena. Mõnedel konkreetsete struktuuridega ühe seinaga süsiniknanotorul on ka ülijuhtivus ja neid saab kasutada ülijuhtivate juhtmetena.

Gaasi ladustamine ühe seinaga süsiniknanotorude

Üheseintega süsiniknanotorude ühemõõtmeline torukujuline struktuur ja suur pikkuse ja läbimõõduga suhe muudavad õõnsa toruõõnde tugeva kapillaari efekti, nii et sellel on ainulaadsed adsorptsiooni, gaasi ladustamise ja infiltratsiooni omadused. Olemasolevate uuringuaruannete kohaselt on ühe seinaga süsiniknanotorud adsorptsioonimaterjalid, millel on suurim vesiniku salvestusmaht, mis ületab kaugelt muid traditsioonilisi vesiniku ladustamismaterjale ja aitavad soodustada vesinikkütuserakkude arengut.

Üheseintega süsiniknanotorude katalüütiline aktiivsus

Üheseintega süsiniknanotorudel on suurepärane elektrooniline juhtivus, kõrge keemiline stabiilsus ja suur spetsiifiline pindala (SSA). Neid saab kasutada katalüsaatorite või katalüsaatori kandjatena ja neil on suurem katalüütiline aktiivsus. Pole tähtis traditsioonilise heterogeense katalüüsi või elektrokatalüüsi ja fotokatalüüsi osas, on ühe seinaga süsiniknanotorud näidanud suuri rakenduspotentsiaali.

Guangzhou Hongwu varustab kõrge ja stabiilse kvaliteediga ühe seinaga süsiniknanotorusid erineva pikkusega, puhtusega (91–99%), funktsionaliseeritud tüübid. Ka dispersiooni saab kohandada.