Hiilinanoputketovat uskomattomia asioita.Ne voivat olla vahvempia kuin teräs ja ohuempia kuin ihmisen hiukset.

Ne ovat myös erittäin vakaita, kevyitä ja niillä on uskomattomat sähköiset, termiset ja mekaaniset ominaisuudet.Tästä syystä niissä on potentiaalia monien mielenkiintoisten tulevaisuuden materiaalien kehittämiseen.

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

Täällä tutkimme, mitä ne ovat, miten ne on tehty ja mitä sovelluksia niillä yleensä on.Tätä ei ole tarkoitettu tyhjentäväksi oppaaksi, vaan se on tarkoitettu käytettäväksi vain nopeana yleiskatsauksena.

Mitä ovathiilinanoputkiaja niiden ominaisuudet?

Hiilinanoputket (lyhyesti CNT:t), kuten nimestä voi päätellä, ovat pieniä sylinterimäisiä rakenteita, jotka on valmistettu hiilestä.Mutta ei vain mitä tahansa hiiltä, ​​CNT:t koostuvat rullatuista levyistä, joissa on yksi kerros hiilimolekyylejä, joita kutsutaan grafeeniksi.

Niitä on yleensä kahdessa päämuodossa:

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

2. Moniseinäiset hiilinanoputket(MWCNT) - Nämä koostuvat useista samankeskisesti toisiinsa linkitetyistä nanoputkista, ja niiden halkaisijat voivat olla yli 100 nm.

Kummassakin tapauksessa CNT:t voivat olla pituudeltaan vaihtelevia useista mikrometreistä senttimetreihin.

Koska putket on valmistettu yksinomaan grafeenista, niillä on monia sen mielenkiintoisia ominaisuuksia.Esimerkiksi CNT:t on sidottu sp2-sidoksilla - nämä ovat erittäin vahvoja molekyylitasolla.

Hiilinanoputkilla on myös taipumus köystyä yhteen van der Waalsin voimien kautta.Tämä antaa niille suuren lujuuden ja pienen painon.Ne ovat myös yleensä erittäin sähköä johtavia ja lämpöä johtavia materiaaleja.

"Yksittäiset CNT-seinät voivat olla metallisia tai puolijohtavia riippuen hilan suunnasta putken akseliin nähden, jota kutsutaan kiraaliseksi."

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

Mitä hiilinanoputket tekevät?

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

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

• Energian varastointiratkaisut
• Laitteen mallinnus
• Komposiittirakenteet
• Autojen osat, mukaan lukien mahdollisesti vetypolttokennoautot
• Veneiden rungot
• Urheilutavarat
• Veden suodattimet
• Ohutkalvoelektroniikka
• Pinnoitteet
• Toimilaitteet
• Sähkömagneettinen suojaus
• Tekstiilit
• Biolääketieteen sovellukset, mukaan lukien luun ja lihasten kudostekniikka, kemiallinen annostelu, biosensorit ja paljon muuta

Mitä ovatmoniseinäiset hiilinanoputket?

Kuten olemme jo nähneet, moniseinäiset hiilinanoputket ovat niitä nanoputkia, jotka on valmistettu useista samankeskisesti linkitetyistä nanoputkista.Niiden halkaisijat voivat olla yleensä yli 100 nm.

Niiden pituus voi olla yli senttimetrejä, ja niiden kuvasuhteet vaihtelevat yleensä 10 ja 10 miljoonan välillä.

Moniseinäiset nanoputket voivat sisältää 6-25 tai enemmän samankeskisiä seinämiä.

MWCNT:illä on erinomaisia ​​ominaisuuksia, joita voidaan hyödyntää useissa kaupallisissa sovelluksissa.Nämä sisältävät :

• Sähkö: MWNT:t ovat erittäin johtavia, kun ne on integroitu oikein komposiittirakenteeseen.On huomattava, että ulkoseinä yksin johtaa, sisäseinämät eivät vaikuta johtavuuteen.
• Morfologia: MWNT:illä on korkea kuvasuhde, ja niiden pituus on tyypillisesti yli 100 kertaa halkaisija, ja joissakin tapauksissa paljon suurempi.Niiden suorituskyky ja käyttö eivät perustu pelkästään kuvasuhteeseen, vaan myös putkien kietoutumisen asteeseen ja suoruuteen, mikä puolestaan ​​riippuu sekä putkien vikojen asteesta että mitoista.
• Fyysinen: Viattomilla, yksittäisillä MWNT:illä on erinomainen vetolujuus, ja ne voivat lisätä sen lujuutta merkittävästi, kun ne integroidaan komposiittiin, kuten termoplastiseen tai kertamuoviin.