ננו-צינוריות פחמןהם דברים מדהימים.הם יכולים להיות חזקים יותר מפלדה בעודם דקים יותר משערת אדם.

הם גם יציבים מאוד, קלי משקל, ויש להם תכונות חשמליות, תרמיות ומכניות מדהימות.מסיבה זו, הם מחזיקים בפוטנציאל לפיתוח של חומרים עתידיים מעניינים רבים.

הם עשויים גם להחזיק את המפתח לבניית החומרים והמבנים של העתיד, כמו מעליות חלל.

כאן, אנו בודקים מה הם, איך הם עשויים ואילו יישומים הם נוטים להיות.זה לא נועד להיות מדריך ממצה והוא נועד רק לשמש סקירה מהירה.

מה הםננו-צינורות פחמןוהנכסים שלהם?

ננו-צינוריות פחמן (בקיצור CNTs), כפי שהשם מרמז, הם מבנים גליליים זעירים העשויים מפחמן.אבל לא סתם פחמן, CNT's מורכבים מיריעות מגולגלות של שכבה אחת של מולקולות פחמן הנקראות גרפן.

הם נוטים לבוא בשתי צורות עיקריות:

1. ננו-צינורות פחמן בעלי דופן אחת(SWCNTs) - אלה נוטים להיות בעלי קוטר של פחות מ-1 ננומטר.

2. ננו-צינורות פחמן רב קירות(MWCNTs) - אלה מורכבים מכמה ננו-צינורות מקושרים באופן קונצנטרי ונוטים להיות בעלי קטרים ​​שיכולים להגיע ליותר מ-100 ננומטר.

בכל מקרה, ל-CNT יכולים להיות אורכים משתנים בין מספר מיקרומטרים לסנטימטרים.

מכיוון שהצינורות בנויים אך ורק מגרפן, הם חולקים רבים מהתכונות המעניינות שלו.CNTs, למשל, קשורים בקשרי sp2 - אלה חזקים במיוחד ברמה המולקולרית.

לננו-צינוריות פחמן יש גם נטייה להיצמד יחד באמצעות כוחות ואן דר ואלס.זה מספק להם חוזק גבוה ומשקל נמוך.הם גם נוטים להיות חומרים מוליכים חשמלית ומוליכים תרמית מאוד.

"קירות CNT בודדים יכולים להיות מתכתיים או מוליכים למחצה בהתאם לכיוון הסריג ביחס לציר הצינור, מה שנקרא כיראליות."

לננו-צינוריות פחמן יש גם תכונות תרמיות ומכניות מדהימות אחרות שהופכות אותן לאטרקטיביות לפיתוח חומרים חדשים.

מה עושות ננו-צינוריות פחמן?

כפי שכבר ראינו, לננו-צינוריות פחמן יש כמה תכונות מאוד יוצאות דופן.בגלל זה, ל-CNT יש יישומים מעניינים ומגוונים רבים.

למעשה, נכון לשנת 2013, לפי ויקיפדיה באמצעות Science Direct, ייצור ננו-צינורות פחמן עלה על כמה אלפי טונות בשנה.לננו-צינורות אלה יש יישומים רבים, כולל שימוש ב:

• פתרונות אחסון אנרגיה
• דוגמנות מכשירים
• מבנים מרוכבים
• חלקי רכב, כולל פוטנציאל במכוניות תאי דלק מימן
• גופי סירה
• מוצרי ספורט
• מסנני מים
• אלקטרוניקה עם סרט דק
• ציפויים
• מפעילים
• מיגון אלקטרומגנטי
• טקסטיל
• יישומים ביו-רפואיים, לרבות הנדסת רקמות של עצם ושריר, אספקה ​​כימית, חיישנים ביו ועוד

מה הםננו-צינורות פחמן רב קירות?

כפי שכבר ראינו, ננו-צינוריות פחמן מרובות-קירות הן אותן ננו-צינוריות העשויות מכמה ננו-צינוריות מקושרות זו בזו.הם נוטים להיות בעלי קטרים ​​שיכולים להגיע ליותר מ-100 ננומטר.

אורכם יכול להגיע למעל סנטימטרים ונוטים להיות בעלי יחסי רוחב-גובה הנעים בין 10 ל-10 מיליון.

ננו-צינורות מרובי קירות יכולים להכיל בין 6 ל-25 קירות קונצנטריים או יותר.

ל-MWCNT יש כמה מאפיינים מצוינים שניתן לנצל במספר רב של יישומים מסחריים.אלו כוללים :

• חשמל: MWNTs מוליכים מאוד כשהם משולבים כהלכה במבנה מורכב.יש לציין שהדופן החיצונית לבדה מוליך, הדפנות הפנימיות אינן מכשירניות למוליכות.
• מורפולוגיה: ל-MWNT יש יחס גובה-רוחב גבוה, עם אורכים בדרך כלל יותר מפי 100 מהקוטר, ובמקרים מסוימים הרבה יותר.הביצועים והיישום שלהם מבוססים לא רק על יחס גובה-רוחב, אלא גם על מידת ההסתבכות והישר של הצינורות, שבתורה היא פונקציה הן של מידת הליקויים והן מממדים בצינורות.
• פיזי: ללא פגמים, בודדים, ל-MWNT יש חוזק מתיחה מעולה וכאשר הם משולבים בחומר מרוכב, כגון תרמופלסטי או תרכובת תרמוסית, יכולים להגביר משמעותית את חוזקו.