Sebagai bahan nano satu dimensi yang paling mewakili,nanotube karbon berdinding tunggal（SWCNTs） mempunyai banyak sifat fizikal dan kimia yang sangat baik.Dengan penyelidikan mendalam yang berterusan tentang asas dan aplikasi tiub karbon berdinding tunggal, mereka telah menunjukkan prospek aplikasi yang luas dalam banyak bidang, termasuk peranti elektronik nano, penambah bahan komposit, media storan tenaga, pemangkin dan pembawa mangkin, penderia, medan. pemancar, filem konduktif, bahan bio-nano, dsb., beberapa daripadanya telah mencapai aplikasi industri.

Sifat mekanikal tiub nano karbon berdinding tunggal

Atom karbon nanotiub karbon berdinding tunggal digabungkan dengan ikatan kovalen CC yang sangat kuat.Ia berspekulasi dari struktur bahawa mereka mempunyai kekuatan paksi yang tinggi, bremsstrahlung dan modulus elastik.Penyelidik mengukur kekerapan getaran hujung bebas CNT dan mendapati modulus karbon nanotube Young boleh mencapai 1Tpa, yang hampir sama dengan modulus berlian Young, iaitu kira-kira 5 kali ganda daripada keluli.SWCNT mempunyai kekuatan paksi yang sangat tinggi, kira-kira 100 kali ganda daripada keluli;terikan elastik nanotiub karbon berdinding tunggal ialah 5%, sehingga 12%, iaitu kira-kira 60 kali ganda daripada keluli.CNT mempunyai keliatan dan kebolehbengkokan yang sangat baik.

Nanotiub karbon berdinding tunggal ialah tetulang yang sangat baik untuk bahan komposit, yang boleh memberikan sifat mekanikalnya yang sangat baik kepada bahan komposit, supaya bahan komposit menunjukkan kekuatan, keliatan, keanjalan dan rintangan keletihan yang tidak mereka miliki pada asalnya.Dari segi nanoprob, karbon nanotiub boleh digunakan untuk membuat petua probe pengimbasan dengan resolusi yang lebih tinggi dan pengesanan yang lebih mendalam.

Sifat elektrik tiub nano karbon berdinding tunggal

Struktur tiub lingkaran nanotiub karbon berdinding tunggal menentukan sifat elektriknya yang unik dan cemerlang.Kajian teori telah menunjukkan bahawa disebabkan oleh pengangkutan balistik elektron dalam tiub nano karbon, kapasiti pembawa arus mereka adalah setinggi 109A/cm2, iaitu 1000 kali lebih tinggi daripada kuprum dengan kekonduksian yang baik.Diameter nanotube karbon berdinding tunggal adalah kira-kira 2nm, dan pergerakan elektron di dalamnya mempunyai tingkah laku kuantum.Dijejaskan oleh fizik kuantum, apabila mod diameter dan lingkaran SWCNT berubah, jurang tenaga jalur valens dan jalur pengaliran boleh ditukar daripada hampir sifar kepada 1eV, kekonduksiannya boleh menjadi logam dan semikonduktor, jadi kekonduksian tiub nano karbon boleh dilaraskan dengan menukar sudut dan diameter kiraliti.Setakat ini, tiada bahan lain yang didapati seperti tiub nano karbon berdinding tunggal boleh melaraskan jurang tenaga dengan hanya mengubah susunan atom.

Karbon nanotube, seperti grafit dan berlian, adalah konduktor haba yang sangat baik.Seperti kekonduksian elektriknya, tiub nano karbon juga mempunyai kekonduksian terma paksi yang sangat baik dan merupakan bahan konduktif terma yang ideal.Pengiraan teori menunjukkan bahawa sistem pengaliran haba karbon nanotube（CNT） mempunyai laluan bebas purata yang besar bagi fonon, fonon boleh dihantar dengan lancar di sepanjang paip, dan kekonduksian haba paksinya adalah kira-kira 6600W/m•K atau lebih, yang serupa dengan kekonduksian terma graphene satu lapisan.Para penyelidik mengukur bahawa kekonduksian terma suhu bilik tiub nano karbon berdinding tunggal（SWCNT） adalah hampir 3500W/m•K, yang jauh lebih besar daripada berlian dan grafit (~2000W/m•K).Walaupun prestasi pertukaran haba nanotiub karbon dalam arah paksi adalah sangat tinggi, prestasi pertukaran haba mereka dalam arah menegak adalah agak rendah, dan nanotube karbon dihadkan oleh sifat geometri mereka sendiri, dan kadar pengembangannya hampir sifar, jadi walaupun banyak. nanotiub karbon diikat ke dalam satu berkas, haba tidak akan dipindahkan dari satu tiub nano karbon ke yang lain.

Kekonduksian haba yang sangat baik bagi tiub nano karbon berdinding tunggal(SWCNTs) dianggap sebagai bahan yang sangat baik untuk permukaan sentuhan radiator generasi akan datang, yang boleh menjadikannya agen kekonduksian terma untuk radiator cip CPU komputer pada masa hadapan.Radiator CPU tiub nano karbon, yang permukaan sentuhannya dengan CPU sepenuhnya diperbuat daripada tiub nano karbon, mempunyai kekonduksian terma 5 kali ganda daripada bahan tembaga yang biasa digunakan.Pada masa yang sama, nanotube karbon berdinding tunggal mempunyai prospek aplikasi yang baik dalam bahan komposit kekonduksian terma yang tinggi dan boleh digunakan dalam pelbagai komponen suhu tinggi seperti enjin dan roket.

Sifat optik nanotiub karbon berdinding tunggal

Struktur unik tiub nano karbon berdinding tunggal telah mencipta sifat optiknya yang unik.Spektroskopi Raman, spektroskopi pendarfluor dan spektroskopi inframerah ultraungu-kelihatan-dekat telah digunakan secara meluas dalam kajian sifat optiknya.Spektroskopi Raman ialah alat pengesanan yang paling biasa digunakan untuk tiub nano karbon berdinding tunggal.Mod getaran ciri mod getaran pernafasan cincin (RBM) berdinding tunggal karbon nanotube muncul pada kira-kira 200nm.RBM boleh digunakan untuk menentukan struktur mikro tiub nano karbon dan menentukan sama ada sampel mengandungi nanotiub karbon berdinding tunggal.

Sifat magnetik tiub nano karbon berdinding tunggal

Karbon nanotiub mempunyai sifat magnetik yang unik, iaitu anisotropik dan diamagnet, dan boleh digunakan sebagai bahan feromagnetik lembut.Sesetengah nanotube karbon berdinding tunggal dengan struktur tertentu juga mempunyai kesuperkonduktifan dan boleh digunakan sebagai wayar superkonduktif.

Prestasi penyimpanan gas tiub nano karbon berdinding tunggal

Struktur tiub satu dimensi dan nisbah panjang-ke-diameter besar nanotiub karbon berdinding tunggal menjadikan rongga tiub berongga mempunyai kesan kapilari yang kuat, supaya ia mempunyai ciri penjerapan, penyimpanan gas dan penyusupan yang unik.Menurut laporan penyelidikan sedia ada, nanotube karbon berdinding tunggal ialah bahan penjerapan dengan kapasiti penyimpanan hidrogen terbesar, jauh melebihi bahan simpanan hidrogen tradisional lain, dan akan membantu menggalakkan pembangunan sel bahan api hidrogen.

Aktiviti pemangkin tiub nano karbon berdinding tunggal

Nanotiub karbon berdinding tunggal mempunyai kekonduksian elektronik yang sangat baik, kestabilan kimia yang tinggi dan luas permukaan khusus yang besar (SSA).Ia boleh digunakan sebagai pemangkin atau pembawa mangkin, dan mempunyai aktiviti pemangkin yang lebih tinggi.Tidak kira dalam pemangkinan heterogen tradisional, atau dalam elektrokatalisis dan fotokatalisis, nanotube karbon berdinding tunggal telah menunjukkan potensi aplikasi yang hebat.

Guangzhou Hongwu membekalkan tiub karbon berdinding tunggal berkualiti tinggi dan stabil dengan panjang yang berbeza, ketulenan(91-99%), jenis yang difungsikan.Juga penyebaran boleh disesuaikan.