Hiilinanoputketovat uskomattomia asioita. Ne voivat olla voimakkaampia kuin teräs, kun ne ovat ohuempia kuin ihmisen hiukset.

Ne ovat myös erittäin vakaita, kevyitä ja niissä on uskomattomia sähkö-, lämpö- ja mekaanisia ominaisuuksia. Tästä syystä heillä on mahdollisuus kehittää monia mielenkiintoisia tulevia materiaaleja.

Heillä voi myös olla avain tulevaisuuden materiaalien ja rakenteiden, kuten avaruushissien, rakentamiseen.

Täällä tutkimme mitä he ovat, miten ne tehdään ja mitä sovelluksia heillä on yleensä. Tätä ei ole tarkoitus olla tyhjentävä opas, ja sitä on tarkoitus käyttää vain nopeana yleiskatsauksena.

Mitkä ovathiilinanoputketJa heidän ominaisuutensa?

Hiilinanoputket (lyhytaikaiset CNT: t), kuten nimestä voi päätellä, ovat hiilestä valmistettuja sylinterimäisiä rakenteita. Mutta ei vain mitään hiiltä, ​​CNT: t koostuvat yhden kerron hiilimolekyylien kerrosten rullatuista arkeista, joita kutsutaan grafeeniksi.

Heillä on taipumus olla kahdessa päämuodossa:

1. Yksiseinäiset hiilinanoputket(SWCNTS) - Näiden halkaisija on yleensä alle 1 nm.

2. Moneneinämäiset hiilinanoputket(MWCNTS) - Nämä koostuvat useista keskittyneistä nanoputkista ja niissä on yleensä halkaisijoita, jotka voivat saavuttaa yli 100 nm.

Kummassakin tapauksessa CNT: llä voi olla muuttuvan pituisia useiden mikrometrien välillä senttimetreihin.

Koska putket on rakennettu yksinomaan grafeenista, niillä on monia sen mielenkiintoisia ominaisuuksia. Esimerkiksi CNT: t ovat sidoksissa SP2 -sidoksiin - nämä ovat erittäin vahvoja molekyylitasolla.

Hiilinanoputkilla on myös taipumus köyttää yhdessä van der Waals -voimien kautta. Tämä tarjoaa heille suuren lujuuden ja matalan painon. Heillä on myös taipumus olla erittäin sähköisesti johtavia ja lämpöhalluttavia materiaaleja.

"Yksittäiset CNT -seinät voivat olla metallisia tai puolijohtavia hilan suuntautumisesta riippuen putkiakselin suhteen, jota kutsutaan kiraaliksi."

Hiilinanoputkilla on myös muita uskomattomia lämpö- ja mekaanisia ominaisuuksia, jotka tekevät niistä houkuttelevia uusien materiaalien kehittämiseen.

Mitä hiilinanoputket tekevät?

Kuten olemme jo nähneet, hiilinanoputkilla on joitain erittäin epätavallisia ominaisuuksia. Tämän vuoksi CNT: llä on monia mielenkiintoisia ja monipuolisia sovelluksia.

Itse asiassa vuodesta 2013 lähtien Wikipedian mukaan Science Direct -hiilinanoputkien tuotanto ylitti useita tuhansia tonnia vuodessa. Näillä nanoputkilla on monia sovelluksia, mukaan lukien käyttö:

• Energian varastointiratkaisut
• Laitteen mallinnus
• Yhdistelmärakenteet
• Automotiivien osat, mukaan lukien potentiaalisesti vetypolttokenno -autoissa
• Veneiden runko
• Urheilutavarat
• Vesisuodattimet
• Ohutkalvoelektroniikka
• Pinnoitteet
• Toimilaitteet
• Sähkömagneettinen suojaus
• Tekstiilit
• Biolääketieteelliset sovellukset, mukaan lukien luun ja lihaksen kudostekniikka, kemiallinen synnytys, biosensorit ja muut

Mitkä ovatmoneneinämäiset hiilinanoputket?

Kuten olemme jo nähneet, moniseinäiset hiilinanoputket ovat niitä nanoputkia, jotka on valmistettu useista konsenkkelistä toisiinsa liittyvistä nanoputkista. Heillä on yleensä halkaisijoita, jotka voivat saavuttaa yli 100 nm.

Ne voivat saavuttaa yli senttimetrien pituuden ja yleensä niissä on kuvasuhteet, jotka vaihtelevat välillä 10–10 miljoonaa.

Moniseinäiset nanoputket voivat sisältää välillä 6–25 tai enemmän samankeskisiä seiniä.

MWCNT: llä on joitain erinomaisia ​​kiinteistöjä, joita voidaan hyödyntää monissa kaupallisissa sovelluksissa. Näitä ovat:

• Sähkö: MWNT: t ovat erittäin johtavia, kun ne on integroitu oikein komposiittimuotoon. On huomattava, että pelkästään ulkoseinä johtaa, sisäseinät eivät ole johtavuuden välineitä.
• Morfologia: MWNT: llä on korkea kuvasuhde, pituudet ovat tyypillisesti yli 100 kertaa halkaisija ja tietyissä tapauksissa paljon korkeammat. Niiden suorituskyky ja sovellus eivät perustu vain kuvasuhteeseen, vaan myös putkien takertumisasteeseen ja suoralle, mikä puolestaan ​​on putkien vikojen asteen että ulottuvuuden funktio.
• Fysikaalinen: Välitöntä, yksittäisiä, MWNT: iä on erinomainen vetolujuus ja kun se on integroitu komposiittiin, kuten kestomuoveen tai termosettiyhdisteisiin, voi lisätä sen voimakkuutta merkittävästi.