Come nanomateriale monodimensionale più rappresentativo,Nanotubi di carbonio a parete singola（SWCNTS） hanno molte eccellenti proprietà fisiche e chimiche. Con la continua ricerca approfondita sulla base e l'applicazione di nanotubi di carbonio a parete singola, hanno mostrato ampie prospettive di applicazione in molti settori, tra cui dispositivi elettronici nano, potenziatori di materiale composito, media di accumulo di energia, catalizzatori di catalizzatori.

Proprietà meccaniche di nanotubi di carbonio a parete singola

Gli atomi di carbonio dei nanotubi di carbonio a parete singola sono combinati con legami covalenti CC molto forti. Dalla struttura si ipotizza di avere elevata resistenza assiale, Bremsstrahlung ed elastico. I ricercatori hanno misurato la frequenza di vibrazione dell'estremità libera dei CNT e hanno scoperto che il modulo dei nanotubi di carbonio del giovane può raggiungere 1TPA, che è quasi uguale al modulo del diamante del giovane, che è circa 5 volte quello dell'acciaio. I SWCNT hanno una resistenza assiale estremamente elevata, è circa 100 volte quello dell'acciaio; La deformazione elastica dei nanotubi di carbonio a parete singola è del 5%, fino al 12%, che è circa 60 volte quello dell'acciaio. CNT ha un'eccellente tenacia e piegabilità.

I nanotubi di carbonio a parete singola sono eccellenti rinforzi per i materiali compositi, che possono impartire le loro eccellenti proprietà meccaniche ai materiali compositi, in modo che i materiali compositi mostrino la resistenza, la tenacità, l'elasticità e la resistenza alla fatica che originariamente non possiedono. In termini di nanoprobi, i nanotubi di carbonio possono essere utilizzati per effettuare punte di scansione con una risoluzione più elevata e una maggiore profondità di rilevamento.

Proprietà elettriche di nanotubi di carbonio a parete singola

La struttura tubulare a spirale dei nanotubi di carbonio a parete singola determina le sue proprietà elettriche uniche ed eccellenti. Studi teorici hanno dimostrato che a causa del trasporto balistico di elettroni nei nanotubi di carbonio, la capacità di trasporto corrente di essi è alta fino a 109a/cm2, che è 1000 volte superiore a quella del rame con buona conducibilità. Il diametro di un nanotubo di carbonio a parete singola è di circa 2nm e il movimento degli elettroni in esso ha un comportamento quantistico. Colpito dalla fisica quantistica, poiché il diametro e la modalità a spirale del cambiamento SWCNT, il divario energetico della banda di valenza e la banda di conduzione possono essere cambiati da quasi zero a 1ev, la sua conduttività può essere metallica e semiconduttuente, quindi la conduttività dei nanotubi di carbonio può essere regolata cambiando l'angolo e il diametro della chiralità. Finora, non è stato scoperto che nessun'altra sostanza è come se nanotubi di carbonio a parete singola possono regolare lo stesso divario energetico semplicemente cambiando la disposizione degli atomi.

I nanotubi di carbonio, come la grafite e il diamante, sono eccellenti conduttori termici. Come la loro conduttività elettrica, i nanotubi di carbonio hanno anche un'eccellente conduttività termica assiale e sono materiali conduttivi termici ideali. I calcoli teorici mostrano che il nanotubo di carbonio （CNT） Il sistema di conduzione del calore ha un ampio percorso libero medio di fononi, i fononi possono essere trasmessi senza intoppi lungo il tubo e la sua conducibilità termica assiale è di circa 6600 W/m • K o più, che è simile alla conduttività termica del grafene singolo. I ricercatori hanno misurato che la conduttività termica a temperatura ambiente del nanotubo di carbonio a parete singola （SWCNT） è vicina a 3500 W/M • K, che è molto maggiore di quella di diamante e grafite (~ 2000 W/M • K). Sebbene le prestazioni di scambio di calore dei nanotubi di carbonio nella direzione assiale siano molto elevate, le loro prestazioni di scambio di calore nella direzione verticale sono relativamente basse e i nanotubi di carbonio sono limitati dalle loro proprietà geometriche e il loro tasso di espansione è di quasi zero, quindi anche molti nanotubi di carbonio raggruppati in un sacco, il calore non sarà trasferito da un nanotube a un altro.

L'eccellente conduttività termica dei nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT) è considerata un materiale eccellente per la superficie di contatto dei radiatori di prossima generazione, che possono renderli in futuro un agente di conducibilità termica per i radiatori di chip CPU per computer. Il radiatore CPU di nanotubi di carbonio, la cui superficie di contatto con la CPU è interamente realizzata in nanotubi di carbonio, ha una conducibilità termica 5 volte quella di materiali di rame comunemente usati. Allo stesso tempo, i nanotubi di carbonio a parete singola hanno buone prospettive di applicazione in materiali compositi ad alta conducibilità termica e possono essere utilizzati in vari componenti ad alta temperatura come motori e razzi.

Proprietà ottiche di nanotubi di carbonio a parete singola

La struttura unica dei nanotubi di carbonio a parete singola ha creato le sue proprietà ottiche uniche. La spettroscopia Raman, la spettroscopia di fluorescenza e la spettroscopia a infrarossi-near ultravioletto sono stati ampiamente utilizzati nello studio delle sue proprietà ottiche. La spettroscopia Raman è lo strumento di rilevamento più comunemente usato per nanotubi di carbonio a parete singola. La modalità di vibrazione caratteristica della modalità di vibrazione che respira nanotubi di carbonio a parete singola (RBM) appare a circa 200 Nm. RBM può essere utilizzato per determinare la microstruttura dei nanotubi di carbonio e determinare se il campione contiene nanotubi di carbonio a parete singola.

Proprietà magnetiche di nanotubi di carbonio a parete singola

I nanotubi di carbonio hanno proprietà magnetiche uniche, anisotropiche e diamagnetiche e possono essere usate come materiali ferromagnetici morbidi. Alcuni nanotubi di carbonio a parete singola con strutture specifiche hanno anche superconduttività e possono essere usati come fili superconduttori.

Prestazioni di stoccaggio del gas di nanotubi di carbonio a parete singola

La struttura tubulare unidimensionale e il grande rapporto di lunghezza-diametro dei nanotubi di carbonio a parete singola rendono la cavità del tubo cavo ha un forte effetto capillare, in modo che abbia adsorbimento unico, accumulo di gas e caratteristiche di infiltrazione. Secondo i rapporti di ricerca esistenti, i nanotubi di carbonio a parete singola sono i materiali di adsorbimento con la più grande capacità di accumulo di idrogeno, superando di gran lunga altri tradizionali materiali di stoccaggio dell'idrogeno e contribuirà a promuovere lo sviluppo di celle a combustibile idrogeno.

L'attività catalitica dei nanotubi di carbonio a parete singola

I nanotubi di carbonio a parete singola hanno un'eccellente conduttività elettronica, un'elevata stabilità chimica e una grande superficie specifica (SSA). Possono essere usati come catalizzatori o portatori di catalizzatori e hanno una maggiore attività catalitica. Indipendentemente dalla tradizionale catalisi eterogenea o nella elettrocatalisi e nella fotocatalisi, i nanotubi di carbonio a parete singola hanno mostrato grandi potenziali di applicazione.

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