Koolstof nanobuisjeszijn ongelooflijke dingen.Ze kunnen sterker zijn dan staal, terwijl ze dunner zijn dan een mensenhaar.

Ze zijn ook zeer stabiel, licht van gewicht en hebben ongelooflijke elektrische, thermische en mechanische eigenschappen.Om deze reden hebben ze het potentieel voor de ontwikkeling van veel interessante toekomstige materialen.

Ze kunnen ook de sleutel zijn tot het bouwen van de materialen en structuren van de toekomst, zoals ruimteliften.

Hier onderzoeken we wat ze zijn, hoe ze worden gemaakt en welke toepassingen ze meestal hebben.Dit is niet bedoeld als een uitputtende gids en is alleen bedoeld als snel overzicht.

Wat zijnkoolstof nanobuisjesen hun eigenschappen?

Koolstofnanobuizen (afgekort CNT's), zoals de naam al doet vermoeden, zijn minuscule cilindrische structuren gemaakt van koolstof.Maar niet zomaar koolstof, CNT's bestaan ​​uit opgerolde vellen van een enkele laag koolstofmoleculen, grafeen genaamd.

Ze hebben de neiging om in twee hoofdvormen te komen:

1. Enkelwandige koolstof nanobuisjes(SWCNT's) - Deze hebben meestal een diameter van minder dan 1 nm.

2. Meerwandige koolstof nanobuisjes(MWCNT's) - Deze bestaan ​​uit verschillende concentrisch met elkaar verbonden nanobuisjes en hebben meestal een diameter van meer dan 100 nm.

In beide gevallen kunnen CNT's variabele lengtes hebben van enkele micrometers tot centimeters.

Omdat de buizen uitsluitend van grafeen zijn gemaakt, delen ze veel van zijn interessante eigenschappen.CNT's zijn bijvoorbeeld gebonden met sp2-bindingen - deze zijn extreem sterk op moleculair niveau.

Koolstofnanobuisjes hebben ook de neiging om samen te binden via van der Waals-krachten.Dit geeft ze een hoge sterkte en een laag gewicht.Ze hebben ook de neiging om sterk elektrisch geleidende en thermisch geleidende materialen te zijn.

"Individuele CNT-wanden kunnen van metaal of halfgeleidend zijn, afhankelijk van de oriëntatie van het rooster ten opzichte van de buisas, wat chiraliteit wordt genoemd."

Koolstofnanobuisjes hebben ook andere verbazingwekkende thermische en mechanische eigenschappen die ze aantrekkelijk maken voor de ontwikkeling van nieuwe materialen.

Wat doen koolstofnanobuisjes?

Zoals we al hebben gezien, hebben koolstofnanobuisjes enkele zeer ongebruikelijke eigenschappen.Hierdoor hebben CNT's veel interessante en gevarieerde toepassingen.

Volgens Wikipedia via Science Direct bedroeg de productie van koolstofnanobuisjes vanaf 2013 zelfs meer dan enkele duizenden tonnen per jaar.Deze nanobuisjes hebben vele toepassingen, waaronder gebruik in:

• Oplossingen voor energieopslag
• Modellering van apparaten
• Samengestelde structuren
• Auto-onderdelen, mogelijk ook in waterstof-brandstofcelauto's
• Scheepsrompen
• Sportartikelen
• Waterfilters
• Dunne-film elektronica
• Coatings
• Aandrijvingen
• Elektromagnetische afscherming
• Textiel
• Biomedische toepassingen, waaronder weefselmanipulatie van botten en spieren, afgifte van chemicaliën, biosensoren en meer

Wat zijnmeerwandige koolstof nanobuisjes?

Zoals we al hebben gezien, zijn meerwandige koolstofnanobuisjes die nanobuisjes gemaakt van verschillende concentrisch met elkaar verbonden nanobuisjes.Ze hebben de neiging om diameters te hebben die meer dan 100 nm kunnen bedragen.

Ze kunnen meer dan centimeters lang worden en hebben meestal beeldverhoudingen die variëren tussen 10 en 10 miljoen.

Meerwandige nanobuisjes kunnen tussen de 6 en 25 of meer concentrische wanden bevatten.

MWCNT's hebben een aantal uitstekende eigenschappen die kunnen worden benut in een groot aantal commerciële toepassingen.Deze omvatten :

• Elektrisch: MWNT's zijn zeer geleidend als ze op de juiste manier worden geïntegreerd in een composietstructuur.Opgemerkt moet worden dat alleen de buitenmuur geleidt, de binnenmuren zijn niet instrumenteel voor geleidbaarheid.
• Morfologie: MWNT's hebben een hoge beeldverhouding, met lengtes die typisch meer dan 100 keer de diameter zijn, en in bepaalde gevallen veel hoger.Hun prestaties en toepassing zijn niet alleen gebaseerd op de beeldverhouding, maar ook op de mate van verstrengeling en de rechtheid van de buizen, die op zijn beurt een functie is van zowel de mate als de afmeting van defecten in de buizen.
• Fysiek: Defectvrije, individuele MWNT's hebben een uitstekende treksterkte en kunnen, wanneer ze worden geïntegreerd in een composiet, zoals een thermoplastische of thermohardende samenstelling, de sterkte ervan aanzienlijk vergroten.