カーボンナノチューブとは何ですか？それらは何に使用されていますか？

カーボンナノチューブ信じられないことです。それらは、人間の髪よりも薄い間、鋼よりも強くなることがあります。

また、非常に安定しており、軽量で、信じられないほどの電気的、熱的、機械的特性があります。このため、彼らは多くの興味深い将来の資料を開発する可能性を秘めています。

また、宇宙エレベーターなど、未来の材料と構造を構築するための鍵を保持する場合があります。

ここでは、それらが何であるか、どのように作られているか、どのようなアプリケーションがあるかを探ります。これは徹底的なガイドであることを意図したものではなく、簡単な概要としてのみ使用することを目的としています。

何ですかカーボンナノチューブそして彼らのプロパティ？

名前が示すように、カーボンナノチューブ（略してCNT）は、炭素から作られた微細な円筒構造です。しかし、炭素だけでなく、CNTはグラフェンと呼ばれる炭素分子の単一層の巻き上げシートで構成されています。

彼らは2つの主要な形で来る傾向があります：

1. 単一壁のカーボンナノチューブ（SWCNTS） - これらの直径は1 nm未満の傾向があります。

2. 多壁のカーボンナノチューブ（MWCNTS） - これらは、いくつかの濃度に挿入されたナノチューブで構成され、100 nmを超える直径を持つ傾向があります。

どちらの場合でも、CNTは数マイクロメートルからセンチメートルの間の長さを持つことができます。

チューブはグラフェンからのみ構築されているため、興味深い特性の多くを共有しています。たとえば、CNTはSP2結合と結合しています - これらは分子レベルで非常に強力です。

カーボンナノチューブは、ファンデルワールスの力を介して一緒にロープする傾向があります。これにより、高強度と低い重量が提供されます。また、電気的に導管的で熱伝導的な材料である傾向があります。

「個々のCNT壁は、キラリティと呼ばれるチューブ軸に対する格子の方向に応じて、金属または半導体になる可能性があります。」

カーボンナノチューブには、新しい材料の開発に魅力的な他の驚くべき熱および機械的特性もあります。

すでに見たように、カーボンナノチューブにはいくつかの非常に珍しい特性があります。このため、CNTには多くの興味深いアプリケーションがあります。

実際、2013年の時点で、WikipediaによるとScience Directを介して、カーボンナノチューブの生産は年間数千トンを超えています。これらのナノチューブには、以下の使用を含む多くの用途があります。

すでに見たように、多壁のカーボンナノチューブは、いくつかの濃度に相互にリンクされたナノチューブから作られたナノチューブです。それらは、100 nmを超える到達できる直径を持つ傾向があります。

長さはセンチメートルを超えて到達することができ、アスペクト比は1,000万から1,000万の間で変動する傾向があります。

多壁ナノチューブは、6〜25以上の同心壁を含むことができます。

MWCNTには、多数の商用アプリケーションで活用できる優れた特性があります。これらには以下が含まれます：

電気：MWNTは、複合構造に適切に統合された場合、非常に導電性です。外壁だけが伝導していることに注意する必要があります。内壁は導電性に貢献していません。
形態：MWNTには高いアスペクト比があり、通常は直径の100倍以上の長さがあり、特定の場合ははるかに高くなっています。それらのパフォーマンスとアプリケーションは、アスペクト比だけでなく、絡み合いの程度とチューブのまっすぐさにも基づいています。これは、チューブの欠陥の程度と次元の両方の関数です。
物理的：欠陥のない個別、MWNTは優れた引張強度を持ち、熱可塑性や熱硬化化合物などの複合材に統合すると、その強度を大幅に向上させることができます。