En tant que nanomatériau unidimensionnel le plus représentatif,Nanotubes de carbone à parois à parois（SWCNTS） ont de nombreuses excellentes propriétés physiques et chimiques. Avec les recherches approfondies continues sur la base et l'application de nanotubes de carbone à parois à parois, ils ont montré de larges perspectives d'application dans de nombreux domaines, notamment des appareils électroniques nano, des améliorateurs de matériaux composites, des médias de stockage d'énergie, des catalyseurs et des opérateurs de catalyseurs, des capteurs, des émetteurs sur le terrain, des films conducteurs, des matériaux bio-nano, etc., dont certains ont déjà réalisé des applications industrielles.

Propriétés mécaniques des nanotubes de carbone à parois uniques

Les atomes de carbone des nanotubes de carbone à parois uniques sont combinés avec de très fortes liaisons covalentes CC. Il est supposé à partir de la structure qu'ils ont une résistance axiale élevée, le module Bremsstrahlung et élastique. Les chercheurs ont mesuré la fréquence des vibrations de l'extrémité libre des NTC et ont constaté que le module des jeunes des nanotubes de carbone peut atteindre 1TPA, qui est presque égal au module de diamant du jeune, qui est environ 5 fois celui de l'acier. Les SWCNT ont une résistance axiale extrêmement élevée, c'est environ 100 fois celle de l'acier; La déformation élastique des nanotubes de carbone à parois à parois à parois est de 5%, jusqu'à 12%, soit environ 60 fois celle de l'acier. CNT a une excellente ténacité et une courbabilité.

Les nanotubes de carbone à parois simples sont d'excellents renforts pour les matériaux composites, qui peuvent conférer leurs excellentes propriétés mécaniques aux matériaux composites, de sorte que les matériaux composites montrent la résistance, la ténacité, l'élasticité et la résistance à la fatigue qu'ils ne possèdent pas à l'origine. En termes de nanoprobes, les nanotubes de carbone peuvent être utilisés pour faire des pointes de sonde de balayage avec une résolution plus élevée et une plus grande profondeur de détection.

Propriétés électriques des nanotubes de carbone à parois uniques

La structure tubulaire en spirale des nanotubes de carbone à parois uniques détermine ses propriétés électriques uniques et excellentes. Des études théoriques ont montré qu'en raison du transport balistique d'électrons dans les nanotubes de carbone, la capacité de transport en courant de leur est aussi élevée que 109A / CM2, ce qui est 1000 fois plus élevé que celui du cuivre avec une bonne conductivité. Le diamètre d'un nanotube de carbone à parois à paroi unique est d'environ 2 nm, et le mouvement des électrons en elle a un comportement quantique. Affecté par la physique quantique, comme le diamètre et le mode spirale de SWCNT, l'écart d'énergie de la bande de valence et de la bande de conduction peuvent être changés de presque zéro à 1ev, sa conductivité peut être métallique et semi-conductrice, de sorte que la conductivité des nanotubes de carbone peut être ajustée en modifiant l'angle de chiralité et le diamètre. Jusqu'à présent, aucune autre substance ne s'est avérée être comme des nanotubes de carbone à parois à parois à paroi unique ajuster également l'écart d'énergie en modifiant simplement la disposition des atomes.

Les nanotubes de carbone, comme le graphite et le diamant, sont d'excellents conducteurs thermiques. Comme leur conductivité électrique, les nanotubes de carbone ont également une excellente conductivité thermique axiale et sont des matériaux conducteurs thermiques idéaux. Les calculs théoriques montrent que le système de conduction thermique de nanotube de carbone （CNT） a un grand chemin libre moyen des phonons, les phonons peuvent être transmis en douceur le long du tuyau, et sa conductivité thermique axiale est d'environ 6600w / m • K ou plus, ce qui est similaire à la conductivité thermique du graphène unique. Les chercheurs ont mesuré que la conductivité thermique à température ambiante du nanotube de carbone à parois à parois （SWCNT） est proche de 3500W / m • K, qui est beaucoup plus grande que celle du diamant et du graphite (~ 2000w / m • k). Bien que les performances d'échange de chaleur des nanotubes de carbone dans la direction axiale soient très élevées, leurs performances d'échange de chaleur dans la direction verticale sont relativement faibles, et les nanotubes de carbone sont limités par leurs propres propriétés géométriques, et leur taux d'expansion est presque zéro, donc de nombreux nanotubes de carbone groupés dans un bundle, la chaleur ne sera pas transférée d'un nanotube de carbon pour un autre.

L'excellente conductivité thermique des nanotubes de carbone à paroi unique (SWCNT) est considérée comme un excellent matériau pour la surface de contact des radiateurs de nouvelle génération, ce qui peut en faire un agent de conductivité thermique pour les radiateurs de puce CPU informatiques à l'avenir. Le radiateur CPU de nanotube de carbone, dont la surface de contact avec le CPU est entièrement en nanotubes de carbone, a une conductivité thermique 5 fois celle des matériaux de cuivre couramment utilisés. Dans le même temps, les nanotubes de carbone à parois uniques ont de bonnes perspectives d'application dans des matériaux composites à haute conductivité thermique et peuvent être utilisés dans divers composants à haute température tels que les moteurs et les roquettes.

Propriétés optiques des nanotubes de carbone à parois uniques

La structure unique des nanotubes de carbone à parois uniques a créé ses propriétés optiques uniques. La spectroscopie Raman, la spectroscopie de fluorescence et la spectroscopie infrarouge ultraviolette-visible-near ont été largement utilisées dans l'étude de ses propriétés optiques. La spectroscopie Raman est l'outil de détection le plus utilisé pour les nanotubes de carbone à parois uniques. Le mode de vibration caractéristique des nanotubes de carbone à parois à paroi unique Le mode de vibration de respiration (RBM) apparaît à environ 200 nm. RBM peut être utilisé pour déterminer la microstructure des nanotubes de carbone et déterminer si l'échantillon contient des nanotubes de carbone à parois à parois.

Propriétés magnétiques des nanotubes de carbone à paroi simple

Les nanotubes de carbone ont des propriétés magnétiques uniques, qui sont anisotropes et diamagnétiques, et peuvent être utilisées comme matériaux ferromagnétiques doux. Certaines nanotubes de carbone à parois à parois avec des structures spécifiques ont également une supraconductivité et peuvent être utilisées comme fils supraconducteurs.

Performances de stockage de gaz des nanotubes de carbone à parois uniques

La structure tubulaire unidimensionnelle et le grand rapport longueur / diamètre des nanotubes de carbone à parois uniques font que la cavité du tube creux a un fort effet capillaire, de sorte qu'il a des caractéristiques d'adsorption, de stockage et d'infiltration uniques. Selon les rapports de recherche existants, les nanotubes de carbone à parois uniques sont les matériaux d'adsorption avec la plus grande capacité de stockage d'hydrogène, dépassant de loin les autres matériaux traditionnels de stockage d'hydrogène, et contribuera à favoriser le développement de piles à combustible à hydrogène.

L'activité catalytique des nanotubes de carbone à parois uniques

Les nanotubes de carbone à parois à paroi unique ont une excellente conductivité électronique, une stabilité chimique élevée et une grande surface spécifique (SSA). Ils peuvent être utilisés comme catalyseurs ou porteurs de catalyseurs, et ont une activité catalytique plus élevée. Peu importe dans la catalyse hétérogène traditionnelle, ou dans l'électrocatalyse et la photocatalyse, les nanotubes de carbone à parois uniques ont montré de grands potentiels d'application.

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