צינורות פחמןהם דברים מדהימים. הם יכולים להיות חזקים יותר מפלדה תוך שהם דקים יותר משיער אנושי.

הם גם יציבים מאוד, קלים, ובעלי תכונות חשמליות, תרמיות ומכניות מדהימות. מסיבה זו הם מחזיקים בפוטנציאל להתפתחות של הרבה חומרים עתידיים מעניינים.

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

כאן אנו חוקרים מה הם, איך הם מיוצרים ואילו יישומים הם נוטים להיות. זה לא אמור להיות מדריך ממצה ומיועד רק לשמש כסקירה מהירה.

מה הםצינורות פחמןוהמאפיינים שלהם?

צינורות פחמן (CNTs בקיצור), כפי שהשם מרמז, הם מבנים גליליים דקים העשויים מפחמן. אבל לא סתם פחמן, CNT מורכב מגיליונות מגולגלים של שכבה יחידה של מולקולות פחמן הנקראות גרפן.

הם נוטים לבוא בשתי צורות עיקריות:

1. צינורות פחמן חד-קירות(SWCNTS) - אלה נוטים לקוטר של פחות מ- 1 ננומטר.

2. צינורות פחמן מרובי קירות(MWCNTs) - אלה מורכבים מכמה ננו -צינורות מקושרים באופן ריכוזי ונוטים לקטרים ​​שיכולים להגיע לעולה על 100 ננומטר.

בשני המקרים, CNTs יכולים להיות בעלי אורכים משתנים בין מספר מיקרומטר לסנטימטרים.

מכיוון שהצינורות בנויים באופן בלעדי מגרפן, הם חולקים רבים מהמאפיינים המעניינים שלה. CNTs, למשל, קשורים בקשרי SP2 - אלה חזקים ביותר ברמה המולקולרית.

צינורות פחמן יש גם נטייה לחבל יחד באמצעות כוחות ואן דר וואלס. זה מספק להם חוזק גבוה ומשקל נמוך. הם גם נוטים להיות חומרים מאוד מוליכים חשמליים ומוליכים תרמית.

"קירות CNT בודדים יכולים להיות מתכתיים או מוליכים למחצה, תלוי בכיוון הסריג ביחס לציר הצינור, שנקרא כיראליות."

צינורות פחמן כוללים גם תכונות תרמיות ומכניות מדהימות אחרות שהופכות אותם לאטרקטיביים לפיתוח חומרים חדשים.

מה עושים צינורות פחמן?

כפי שכבר ראינו, לננו -צינורות פחמן יש כמה תכונות מאוד לא שגרתיות. בגלל זה, ל- CNTs יש הרבה יישומים מעניינים ומגוונים.

למעשה, נכון לשנת 2013, על פי ויקיפדיה באמצעות Science Direct, ייצור הננו -צינורות הפחמן עלה על כמה אלפי טון בשנה. צינורות אלה כוללים יישומים רבים, כולל שימוש ב:

• פתרונות לאחסון אנרגיה
• דוגמנות מכשירים
• מבנים מורכבים
• חלקי רכב, כולל פוטנציאל במכוניות תאי דלק מימן
• סירות סירות
• מוצרי ספורט
• מסנני מים
• אלקטרוניקה של סרט דק
• ציפויים
• מפעילים
• מיגון אלקטרומגנטי
• טקסטיל
• יישומים ביו -רפואיים, כולל הנדסת רקמות של עצם ושרירים, מסירה כימית, חיישנים ביולוגיים ועוד

מה הםצינורות פחמן מרובי קירות?

כפי שכבר ראינו, צינורות פחמן רב -קירות הם אלה צינורות העשויים מכמה צינורות צינורות קשורים זה בזה. הם נוטים להיות בעלי קוטרים שיכולים להגיע ליותר מ- 100 ננומטר.

הם יכולים להגיע לאורך של סנטימטרים ונוטים להיות בעלי יחסי גובה המשתנים בין 10 ל -10 מיליון.

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

ל- MWCNTs יש כמה תכונות מצוינות שניתן לנצל במספר גדול של יישומים מסחריים. אלה כוללים:

• חשמל: MWNTs מוליכים מאוד כאשר הם משולבים כראוי במבנה מורכב. יש לציין כי הקיר החיצוני בלבד מוליך, הקירות הפנימיים אינם מסייעים למוליכות.
• מורפולוגיה: ל- MWNTs יש יחס גובה -רוחב גבוה, עם אורכים בדרך כלל יותר ממאה מהקוטר, ובמקרים מסוימים גבוה בהרבה. הביצועים והיישום שלהם מבוססים לא רק על יחס גובה -רוחב, אלא גם על מידת ההסתבכות ועל הישר של הצינורות, אשר בתורם היא פונקציה של מידה ומימד של פגמים בצינורות.
• פיזי: ללא פגמים, פרטני, MWNTs יש חוזק מתיחה מצוין וכאשר משולבים במורכב, כמו תרכובות תרמופלסטיות או תרמוסט, יכול להגדיל משמעותית את כוחו.