כננו-חומר חד-ממדי ביותר, הייצוגי ביותר,צינורות פחמן חד-קירות（SWCNTs Å יש הרבה תכונות פיזיקליות וכימיות מצוינות. המחקר המעמיק המתמשך על הבסיס והיישום של צינורות פחמן חד-קירות, הם הראו סיכויי יישום רחבים בתחומים רבים, כולל מכשירים אלקטרוניים של ננו, משפרי חומרים מורכבים, אמצעי אחסון אנרגיה, זרזים ומובילי זרז, חיישנים, פטורי שדה, סרטי מוליך, חומרים ביו-ננו, וכוונם.

תכונות מכניות של צינורות פחמן חד-קירות

אטומי הפחמן של צינורות פחמן חד-קירות משולבים עם קשרים קוולנטיים CC חזקים מאוד. זה משער מהמבנה שיש להם חוזק צירי גבוה, ברמססטראונג ומודולוס אלסטי. החוקרים מדדו את תדירות הרטט של הקצה החופשי של CNTs ומצאו כי המודולוס של הצינורות של הצעירים יכול להגיע ל- 1TPA, שהוא כמעט שווה למודול היהלום של הצעיר, שהוא פי 5 מזה של הפלדה. ל- SWCNTs יש חוזק צירי גבוה במיוחד, זה בערך פי מאה מזה של פלדה; הזן האלסטי של צינורות פחמן חד-קירות הוא 5%, עד 12%, שהם פי 60 מזה של הפלדה. ל- CNT יש קשיחות וכיפוף מצוינים.

צינורות פחמן חד-קירות הם חיזוקים מצוינים לחומרים מורכבים, שיכולים להקנות את תכונותיהם המכניות המצוינות לחומרים מורכבים, כך שחומרים מורכבים מראים את העמידות, הקשיחות, האלסטיות והעייפות שהם במקור הם בעלי. מבחינת ננו -פרוביות, ניתן להשתמש בצינורות פחמן כדי לבצע טיפים לבדיקה עם רזולוציה גבוהה יותר ועומק גילוי גדול יותר.

תכונות חשמליות של צינורות פחמן חד-קירות

המבנה הצינורי הספירלי של צינורות פחמן חד-קירות קובע את תכונותיו החשמליות הייחודיות והמצוינות. מחקרים תיאורטיים הראו כי עקב ההובלה הבליסטית של האלקטרונים בננו-צינורות פחמן, יכולת הנשיאה הנוכחית שלהם גבוהה עד 109a/cm2, שהיא גבוהה פי 1000 מזו של הנחושת עם מוליכות טובה. קוטרו של צינור פחמן חד-קירות הוא בערך 2 ננומטר, ולתנועת האלקטרונים בה יש התנהגות קוונטית. הושפע מפיזיקה קוונטית, כאשר ניתן לשנות את קוטרו והמצב הספירלי של SWCNT, את פער האנרגיה של פס הערכיות ופס ההולכה כמעט מאפס ל- 1EV, מוליכותו יכולה להיות מתכתית ומוליכה למחצה, כך שניתן יהיה לכוונן את המוליכות של צינורות פחמן על ידי שינוי זווית הזווית והקוטר. עד כה, אף חומר אחר לא נמצא כמו צינורות פחמן חד-קירות לא יכול להתאים באופן דומה את פער האנרגיה על ידי שינוי סידור האטומים.

צינורות פחמן, כמו גרפיט ויהלום, הם מוליכים תרמיים מצוינים. בדומה למוליכות החשמלית שלהם, לננו -צינורות פחמן יש גם מוליכות תרמית צירית מצוינת והן חומרים מוליכים תרמיים אידיאליים. חישובים תיאורטיים מראים כי למערכת ההולך החום של צינור הפחמן CNT ons ons יש מסלול חופשי ממוצע גדול של פונונים, ניתן להעביר בצורה חלקה את הפונונים לאורך הצינור, והמוליכות התרמית הצירית שלו היא בערך 6600W/M • K ומעלה, הדומה למוליכות התרמית של גרפן שכבה יחידה. החוקרים מדדו כי המוליכות התרמית של טמפרטורת החדר של ננו-צינור פחמן חד-קירות （SWCNT） קרובה ל 3500W/M • K, שהיא גדולה בהרבה מזו של היהלום והגרפיט (~ 2000W/M • K). למרות שביצועי חילופי החום של צינורות פחמן בכיוון הצירי הם גבוהים מאוד, ביצועי חילופי החום שלהם בכיוון האנכי נמוכים יחסית, וצינורות הפחמן מוגבלים על ידי תכונות הגיאומטריות שלהם, וקצב ההתרחבות שלהם כמעט אפס, כך שאפילו ננו -צינורות פחמן רבים מצורפים לצרור, חום יועבר לאחד אחר.

המוליכות התרמית המצוינת של צינורות פחמן חד-קירות (SWCNTs) נחשבים לחומר מצוין למשטח המגע של רדיאטורים מהדור הבא, שיכול להפוך אותם לסוכן מוליכות תרמי לרדיאטורי שבבי מעבד מחשב בעתיד. לרדיאטור מעבד הננו -צינורות הפחמן, שמשטח המגע שלו עם המעבד עשוי כולו מצינורות פחמן, יש מוליכות תרמית פי 5 מזה של חומרי נחושת נפוצים. במקביל, לננו-צינורות פחמן חד-קירות יש סיכויי יישום טובים בחומרים מורכבים מוליכות תרמית גבוהה וניתן להשתמש בהן ברכיבים שונים בטמפרטורה גבוהה כמו מנועים ורקטות.

תכונות אופטיות של צינורות פחמן חד-קירות

המבנה הייחודי של צינורות פחמן חד-קירות יצר את תכונותיו האופטיות הייחודיות. ספקטרוסקופיה של ראמן, ספקטרוסקופיה פלואורסצנטית וספקטרוסקופיה אינפרא אדום בלתי-אולטרה סגולת אולטרה סגולת נעשה שימוש נרחב במחקר על תכונותיה האופטיות. ספקטרוסקופיה של ראמן היא כלי הגילוי הנפוץ ביותר עבור צינורות פחמן חד-קירות. מצב הרטט האופייני של צינורות פחמן חד-קירות עם צינורות טבעת נשימת נשימה (RBM) מופיע בערך 200 ננומטר. ניתן להשתמש ב- RBM כדי לקבוע את המיקרו-מבנה של צינורות פחמן ולקבוע אם המדגם מכיל צינורות פחמן חד-קירות.

תכונות מגנטיות של צינורות פחמן חד-קירות

לננו -צינורות פחמן יש תכונות מגנטיות ייחודיות, שהם אניסוטרופיים ודימוטיים, ויכולים לשמש כחומרים פרומגנטיים רכים. כמה צינורות פחמן חד-קירות עם מבנים ספציפיים הם בעלי מוליכות-על ויכולים לשמש כחוטי מוליך-על.

ביצועי אחסון גז של צינורות פחמן חד-קירות

המבנה הצינורי החד-ממדי ויחס גדול לקוטר אורך גדול של צינורות פחמן חד-קירות גורמים לחלל הצינור החלול להיות השפעה נימית חזקה, כך שיש לו מאפייני ספיחה, אחסון גז ייחודיים. על פי דיווחי המחקר הקיימים, צינורות פחמן חד-קירות הם חומרי הספיחה עם יכולת אחסון המימן הגדולה ביותר, חורגים בהרבה על חומרי אחסון מימן מסורתיים אחרים, ויסייעו בקידום פיתוח תאי דלק מימן.

הפעילות הקטליטית של צינורות פחמן חד-קירות

צינורות פחמן חד-קירות בעלי מוליכות אלקטרונית מעולה, יציבות כימית גבוהה ושטח פנים ספציפי גדול (SSA). הם יכולים לשמש כזרזים או נושאי זרז, ובעלי פעילות קטליטית גבוהה יותר. לא משנה בקטליזה הטרוגנית מסורתית, או באלקטרו-קטליזה ובפוטו-קטליזה, צינורות פחמן חד-קירות הראו פוטנציאל יישום נהדר.

גואנגג'ואו הונגווו אספקת צינורות פחמן עם קירות יחיד בעלי קירות בודדים באורך שונה, טוהר (91-99%), סוגים פונקציונליים. ניתן להתאים גם פיזור.