Come il nanomateriale unidimensionale più rappresentativo,nanotubi di carbonio a parete singola(SWCNTs) hanno molte eccellenti proprietà fisiche e chimiche.Con la continua ricerca approfondita sulla base e sull'applicazione dei nanotubi di carbonio a parete singola, hanno mostrato ampie prospettive di applicazione in molti campi, inclusi dispositivi nanoelettronici, potenziatori di materiali compositi, supporti di accumulo di energia, catalizzatori e vettori di catalizzatori, sensori, campo emettitori, film conduttivi, bio-nano materiali, ecc., alcuni dei quali hanno già raggiunto applicazioni industriali.

Proprietà meccaniche dei 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.Si ipotizza dalla struttura che abbiano un'elevata resistenza assiale, bremsstrahlung e modulo elastico.I ricercatori hanno misurato la frequenza di vibrazione dell'estremità libera dei CNT e hanno scoperto che il modulo di Young dei nanotubi di carbonio può raggiungere 1 Tpa, che è quasi uguale al modulo di Young del diamante, che è circa 5 volte quello dell'acciaio.Gli SWCNT hanno una resistenza assiale estremamente elevata, circa 100 volte quella dell'acciaio;la deformazione elastica dei nanotubi di carbonio a parete singola è del 5%, fino al 12%, che è circa 60 volte quella dell'acciaio.CNT ha un'eccellente tenacità e piegabilità.

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

Proprietà elettriche di nanotubi di carbonio a parete singola

La struttura tubolare 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 loro capacità di trasporto di corrente è pari a 109 A/cm2, che è 1000 volte superiore a quella del rame con buona conduttività.Il diametro di un nanotubo di carbonio a parete singola è di circa 2 nm e il movimento degli elettroni in esso ha un comportamento quantistico.Interessato dalla fisica quantistica, poiché il diametro e la modalità a spirale di SWCNT cambiano, il divario energetico della banda di valenza e della banda di conduzione può essere modificato da quasi zero a 1eV, la sua conduttività può essere metallica e semiconduttiva, quindi la conduttività dei nanotubi di carbonio può essere regolato modificando l'angolo di chiralità e il diametro.Finora, nessun'altra sostanza è stata trovata come i nanotubi di carbonio a parete singola in grado di regolare in modo simile il divario energetico semplicemente cambiando la disposizione degli atomi.

I nanotubi di carbonio, come la grafite e il diamante, sono ottimi conduttori termici.Come la loro conduttività elettrica, anche i nanotubi di carbonio hanno un'eccellente conduttività termica assiale e sono materiali conduttivi termici ideali.I calcoli teorici mostrano che il sistema di conduzione del calore dei nanotubi di carbonio (CNT) ha un ampio percorso libero medio di fononi, i fononi possono essere trasmessi senza problemi lungo il tubo e la sua conduttività termica assiale è di circa 6600 W/m•K o più, che è simile a la conduttività termica del grafene a strato 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 del diamante e della grafite (~2000 W/m•K).Sebbene le prestazioni di scambio termico dei nanotubi di carbonio nella direzione assiale siano molto elevate, le loro prestazioni di scambio termico nella direzione verticale sono relativamente basse e i nanotubi di carbonio sono limitati dalle loro proprietà geometriche e il loro tasso di espansione è quasi zero, quindi anche molti nanotubi di carbonio raggruppati in un fascio, il calore non verrà trasferito da un nanotubo di carbonio all'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 nuova generazione, che può renderli un agente di conduttività termica per i radiatori dei chip della CPU del computer in futuro.Il radiatore della CPU in nanotubi di carbonio, la cui superficie di contatto con la CPU è interamente costituita da nanotubi di carbonio, ha una conducibilità termica 5 volte superiore a quella dei materiali in rame comunemente utilizzati.Allo stesso tempo, i nanotubi di carbonio a parete singola hanno buone prospettive di applicazione in materiali compositi ad alta conduttività termica e possono essere utilizzati in vari componenti ad alta temperatura come motori e razzi.

Proprietà ottiche dei 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 nell'ultravioletto-visibile-vicino all'infrarosso sono state ampiamente utilizzate nello studio delle sue proprietà ottiche.La spettroscopia Raman è lo strumento di rilevamento più comunemente utilizzato per i nanotubi di carbonio a parete singola.La modalità di vibrazione caratteristica dei nanotubi di carbonio a parete singola, la modalità di vibrazione respiratoria ad anello (RBM) appare a circa 200 nm.L'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 dei nanotubi di carbonio a parete singola

I nanotubi di carbonio hanno proprietà magnetiche uniche, che sono anisotropiche e diamagnetiche, e possono essere utilizzati 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 tubolare unidimensionale e l'ampio rapporto lunghezza-diametro dei nanotubi di carbonio a parete singola fanno sì che la cavità del tubo cavo abbia un forte effetto capillare, in modo che abbia caratteristiche uniche di adsorbimento, stoccaggio di gas e infiltrazione.Secondo i rapporti di ricerca esistenti, i nanotubi di carbonio a parete singola sono i materiali di adsorbimento con la maggiore capacità di stoccaggio dell'idrogeno, superando di gran lunga altri materiali tradizionali di stoccaggio dell'idrogeno, e contribuiranno a promuovere lo sviluppo di celle a combustibile a idrogeno.

L'attività catalitica dei nanotubi di carbonio a parete singola

I nanotubi di carbonio a parete singola hanno un'eccellente conducibilità elettronica, un'elevata stabilità chimica e un'ampia superficie specifica (SSA).Possono essere usati come catalizzatori o vettori di catalizzatori e hanno una maggiore attività catalitica.Non importa nella tradizionale catalisi eterogenea, o nell'elettrocatalisi e nella fotocatalisi, i nanotubi di carbonio a parete singola hanno mostrato grandi potenzialità applicative.

Guangzhou Hongwu fornisce nanotubi di carbonio a parete singola di alta e stabile qualità con diversa lunghezza, purezza (91-99%), tipi funzionalizzati.Anche la dispersione può essere personalizzata.