Kao najreprezentativniji jednodimenzionalni nanomaterijal,jednoslojne ugljikove nanocijevi（SWCNT） imaju mnoga izvrsna fizikalna i kemijska svojstva.S kontinuiranim dubinskim istraživanjem o osnovi i primjeni ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom, pokazali su široke izglede za primjenu u mnogim područjima, uključujući nano elektroničke uređaje, pojačivače kompozitnih materijala, medije za pohranu energije, katalizatore i nosače katalizatora, senzore, polje emiteri, vodljivi filmovi, bio-nano materijali itd., od kojih su neki već postigli industrijsku primjenu.

Mehanička svojstva ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom

Atomi ugljika ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom povezani su vrlo jakim CC kovalentnim vezama.Iz strukture se nagađa da imaju visoku aksijalnu čvrstoću, kočno zračenje i modul elastičnosti.Istraživači su izmjerili frekvenciju vibracija slobodnog kraja CNT-a i otkrili da Youngov modul ugljikovih nanocijevi može doseći 1Tpa, što je gotovo jednako Youngovom modulu dijamanta, koji je oko 5 puta veći od čelika.SWCNT imaju izuzetno visoku aksijalnu čvrstoću, oko 100 puta veću od čelika;elastična deformacija ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom je 5%, do 12%, što je oko 60 puta više od čelika.CNT ima izvrsnu žilavost i savitljivost.

Ugljikove nanocijevi s jednom stijenkom izvrsna su ojačanja za kompozitne materijale, koja mogu prenijeti svoja izvrsna mehanička svojstva na kompozitne materijale, tako da kompozitni materijali pokazuju čvrstoću, žilavost, elastičnost i otpornost na zamor koje izvorno nemaju.Što se tiče nanosondi, ugljikove nanocijevi se mogu koristiti za izradu vrhova sondi za skeniranje s većom rezolucijom i većom dubinom detekcije.

Električna svojstva ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom

Spiralna cjevasta struktura ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom određuje njihova jedinstvena i izvrsna električna svojstva.Teorijske studije su pokazale da je zbog balističkog transporta elektrona u ugljikovim nanocijevima njihov kapacitet prijenosa struje čak 109A/cm2, što je 1000 puta više od bakra s dobrom vodljivošću.Promjer ugljikove nanocijevi s jednom stijenkom je oko 2 nm, a kretanje elektrona u njoj ima kvantno ponašanje.Pod utjecajem kvantne fizike, kako se promjer i spiralni način SWCNT-a mijenjaju, energetski jaz valentnog pojasa i vodljivog pojasa može se promijeniti od gotovo nule do 1 eV, njegova vodljivost može biti metalna i poluvodička, tako da vodljivost ugljikovih nanocijevi može prilagoditi promjenom kuta kiralnosti i promjera.Do sada nije utvrđeno da niti jedna druga tvar poput ugljičnih nanocijevi s jednom stijenkom može prilagoditi energetski jaz jednostavnom promjenom rasporeda atoma.

Ugljikove nanocijevi, poput grafita i dijamanta, izvrsni su toplinski vodiči.Kao i njihova električna vodljivost, ugljikove nanocijevi također imaju izvrsnu aksijalnu toplinsku vodljivost i idealni su toplinski vodljivi materijali.Teorijski izračuni pokazuju da sustav provođenja topline ugljične nanocijevi（CNT） ima veliki prosječni slobodni put fonona, da se fononi mogu glatko prenositi duž cijevi, a njegova aksijalna toplinska vodljivost je oko 6600 W/m•K ili više, što je slično toplinska vodljivost jednoslojnog grafena.Istraživači su izmjerili da je toplinska vodljivost jednostjejne ugljikove nanocijevi（SWCNT） pri sobnoj temperaturi blizu 3500 W/m•K, što je puno više nego kod dijamanta i grafita (~2000 W/m•K).Iako je učinak izmjene topline ugljičnih nanocijevi u aksijalnom smjeru vrlo visok, njihov učinak izmjene topline u okomitom smjeru je relativno nizak, a ugljikove nanocijevi ograničene su vlastitim geometrijskim svojstvima, a njihova brzina širenja je gotovo nula, pa čak i mnoge ugljikove nanocijevi povezane u snop, toplina se neće prenositi s jedne ugljikove nanocijevi na drugu.

Izvrsna toplinska vodljivost ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom (SWCNT) smatra se izvrsnim materijalom za kontaktnu površinu radijatora sljedeće generacije, što ih može učiniti agentom toplinske vodljivosti za radijatore računalnih CPU čipova u budućnosti.CPU radijator od ugljikovih nanocijevi, čija je kontaktna površina s CPU-om u potpunosti napravljena od ugljikovih nanocijevi, ima toplinsku vodljivost 5 puta veću od uobičajeno korištenih bakrenih materijala.U isto vrijeme, ugljikove nanocijevi s jednom stijenkom imaju dobre izglede za primjenu u kompozitnim materijalima visoke toplinske vodljivosti i mogu se koristiti u različitim visokotemperaturnim komponentama kao što su motori i rakete.

Optička svojstva ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom

Jedinstvena struktura ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom stvorila je njihova jedinstvena optička svojstva.Ramanova spektroskopija, fluorescentna spektroskopija i ultraljubičasto-vidljiva-blizu infracrvena spektroskopija naširoko su korištene u proučavanju njegovih optičkih svojstava.Ramanova spektroskopija je najčešće korišteni alat za detekciju jednoslojnih ugljikovih nanocijevi.Karakterističan način vibracije jednoslojnih ugljikovih nanocijevi prstenastog disanja (RBM) pojavljuje se na oko 200 nm.RBM se može koristiti za određivanje mikrostrukture ugljikovih nanocijevi i utvrđivanje sadrži li uzorak jednoslojne ugljikove nanocijevi.

Magnetska svojstva jednoslojnih ugljikovih nanocijevi

Ugljikove nanocijevi imaju jedinstvena magnetska svojstva, koja su anizotropna i dijamagnetska, te se mogu koristiti kao meki feromagnetski materijali.Neke jednoslojne ugljikove nanocijevi sa specifičnim strukturama također imaju supravodljivost i mogu se koristiti kao supravodljive žice.

Učinkovitost skladištenja plina ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom

Jednodimenzionalna cjevasta struktura i veliki omjer duljine i promjera ugljičnih nanocijevi s jednom stijenkom čine da šupljina šuplje cijevi ima snažan kapilarni učinak, tako da ima jedinstvene karakteristike adsorpcije, skladištenja plina i infiltracije.Prema postojećim istraživačkim izvješćima, ugljikove nanocijevi s jednom stijenkom adsorpcijski su materijali s najvećim kapacitetom za pohranjivanje vodika, daleko nadmašujući druge tradicionalne materijale za pohranjivanje vodika, te će pomoći u promicanju razvoja vodikovih gorivih ćelija.

Katalitička aktivnost ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom

Ugljikove nanocijevi s jednom stijenkom imaju izvrsnu elektronsku vodljivost, visoku kemijsku stabilnost i veliku specifičnu površinu (SSA).Mogu se koristiti kao katalizatori ili nosači katalizatora i imaju veću katalitičku aktivnost.Bez obzira na tradicionalnu heterogenu katalizu, ili u elektrokatalizu i fotokatalizu, ugljikove nanocijevi s jednom stijenkom pokazale su velike potencijale primjene.

Guangzhou Hongwu isporučuje jednoslojne ugljikove nanocijevi visoke i stabilne kvalitete različite duljine, čistoće (91-99%), funkcionaliziranih vrsta.Također se disperzija može prilagoditi.