カーボンナノチューブ信じられないほどのことです。鋼鉄よりも強く、人間の髪の毛よりも細いものもあります。

また、安定性が高く、軽量であり、驚くべき電気的、熱的、機械的特性を備えています。このため、将来多くの興味深い材料が開発される可能性を秘めています。

また、宇宙エレベーターなど、未来の材料や構造物を構築する鍵を握る可能性もあります。

ここでは、それらが何であるか、どのように作られるか、そしてどのような用途に使用される傾向があるかを探ります。これは包括的なガイドではなく、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。

とは何ですかカーボンナノチューブそしてその特性は？

カーボンナノチューブ（略してCNT）は、その名前が示すように、炭素から作られた微細な円筒状の構造体です。しかし、単なる炭素ではなく、CNT はグラフェンと呼ばれる炭素分子の単層を丸めたシートで構成されています。

それらは、主に 2 つの形式で現れる傾向があります。

1. 単層カーボンナノチューブ(SWCNT) - これらの直径は 1 nm 未満である傾向があります。

2. 多層カーボンナノチューブ(MWCNT) - これらは同心円状に連結した複数のナノチューブで構成されており、直径が 100 nm を超える傾向があります。

いずれの場合でも、CNT は数マイクロメートルからセンチメートルまでのさまざまな長さを持ちます。

チューブはグラフェンのみで作られているため、グラフェンの興味深い特性の多くを共有しています。たとえば、CNT は sp2 結合で結合されており、これらは分子レベルで非常に強力です。

カーボン ナノチューブには、ファン デル ワールス力によって結び付く傾向もあります。これにより、高強度と軽量が実現します。また、導電性と熱伝導性が高い材料である傾向があります。

「個々の CNT 壁は、管軸に対する格子の向きに応じて金属にも半導体にもなり得ます。これをキラリティーと呼びます。」

カーボン ナノチューブには、他にも驚くべき熱的および機械的特性があり、新しい材料の開発にとって魅力的です。

カーボンナノチューブは何をするのですか?

すでに見たように、カーボン ナノチューブには非常に珍しい特性がいくつかあります。このため、CNT には多くの興味深い多様な用途があります。

実際、Science Direct 経由の Wikipedia によると、2013 年の時点で、カーボン ナノチューブの生産量は年間数千トンを超えていました。これらのナノチューブには、次のような用途が含まれます。

• エネルギー貯蔵ソリューション
• デバイスモデリング
• 複合構造
• 自動車部品（水素燃料電池車に搭載される可能性を含む）
• ボートの船体
• スポーツ用品
• 浄水フィルター
• 薄膜エレクトロニクス
• コーティング
• アクチュエーター
• 電磁シールド
• テキスタイル
• 骨や筋肉の組織工学、化学物質の送達、バイオセンサーなどを含む生物医学的応用

とは何ですか多層カーボンナノチューブ?

すでに見たように、多層カーボン ナノチューブは、同心円状に連結した複数のナノチューブから作られたナノチューブです。それらの直径は 100 nm を超える傾向があります。

体長はセンチメートルを超えることもあり、アスペクト比は 1,000 万から 1,000 万の間で変化する傾向があります。

多層ナノチューブは、6 ～ 25 個以上の同心壁を含むことができます。

MWCNT には、多数の商業用途で活用できる優れた特性がいくつかあります。これらには以下が含まれます:

• 電気的: MWNT は、複合構造に適切に組み込まれた場合、導電性が高くなります。外壁のみが導電性であり、内壁は導電性を持たないことに注意してください。
• 形態: MWNT はアスペクト比が高く、長さは通常直径の 100 倍を超え、場合によってはそれよりも大きくなります。それらの性能と用途はアスペクト比だけでなく、チューブの絡み合いの程度と真直度にも基づいており、これらはチューブの欠陥の程度と寸法の両方の関数となります。
• 物理的: 欠陥のない個々の MWNT は優れた引張強度を備えており、熱可塑性または熱硬化性化合物などの複合材料に統合すると、その強度を大幅に向上させることができます。