Als het meest representatieve eendimensionale nanomateriaal,enkelwandige koolstof nanobuisjes(SWCNT's) hebben veel uitstekende fysische en chemische eigenschappen.Met het voortdurende diepgaande onderzoek naar de basis en toepassing van enkelwandige koolstofnanobuisjes, hebben ze brede toepassingsmogelijkheden op vele gebieden laten zien, waaronder nano-elektronische apparaten, composietmateriaalversterkers, energieopslagmedia, katalysatoren en katalysatordragers, sensoren, veld emitters, geleidende films, bio-nanomaterialen, enz., waarvan sommige al industriële toepassingen hebben bereikt.

Mechanische eigenschappen van enkelwandige koolstofnanobuisjes

De koolstofatomen van enkelwandige koolstofnanobuisjes worden gecombineerd met zeer sterke CC-covalente bindingen.Uit de structuur wordt gespeculeerd dat ze een hoge axiale sterkte, remstraling en elastische modulus hebben.Onderzoekers maten de trillingsfrequentie van het vrije uiteinde van CNT's en ontdekten dat de Young's modulus van koolstofnanobuisjes 1Tpa kan bereiken, wat bijna gelijk is aan de Young's modulus van diamant, die ongeveer 5 keer die van staal is.SWCNT's hebben een extreem hoge axiale sterkte, ongeveer 100 keer die van staal;de elastische spanning van enkelwandige koolstofnanobuisjes is 5%, tot 12%, wat ongeveer 60 keer zo groot is als die van staal.CNT heeft een uitstekende taaiheid en buigbaarheid.

Enkelwandige koolstofnanobuisjes zijn uitstekende versterkingen voor composietmaterialen, die hun uitstekende mechanische eigenschappen aan composietmaterialen kunnen geven, zodat composietmaterialen de sterkte, taaiheid, elasticiteit en weerstand tegen vermoeidheid vertonen die ze oorspronkelijk niet bezitten.In termen van nanosondes kunnen koolstofnanobuisjes worden gebruikt om scansondetips te maken met een hogere resolutie en een grotere detectiediepte.

Elektrische eigenschappen van enkelwandige koolstofnanobuisjes

De spiraalvormige buisvormige structuur van enkelwandige koolstofnanobuisjes bepaalt de unieke en uitstekende elektrische eigenschappen.Theoretische studies hebben aangetoond dat als gevolg van het ballistische transport van elektronen in koolstofnanobuisjes, de stroomvoerende capaciteit ervan wel 109A/cm2 is, wat 1000 keer hoger is dan dat van koper met een goede geleidbaarheid.De diameter van een enkelwandige koolstofnanobuis is ongeveer 2 nm en de beweging van elektronen daarin heeft kwantumgedrag.Beïnvloed door kwantumfysica, als de diameter en spiraalmodus van SWCNT veranderen, kan de energiekloof van de valentieband en de geleidingsband worden veranderd van bijna nul naar 1eV, de geleidbaarheid kan metaalachtig en halfgeleidend zijn, dus de geleidbaarheid van koolstofnanobuisjes kan worden aangepast door de chiraliteitshoek en diameter te wijzigen.Tot nu toe is er geen enkele andere stof gevonden die lijkt op enkelwandige koolstofnanobuisjes die op dezelfde manier de energiekloof kunnen aanpassen door simpelweg de rangschikking van atomen te veranderen.

Koolstofnanobuisjes, zoals grafiet en diamant, zijn uitstekende thermische geleiders.Net als hun elektrische geleidbaarheid hebben koolstofnanobuisjes ook een uitstekende axiale thermische geleidbaarheid en zijn ze ideale warmtegeleidende materialen.Theoretische berekeningen tonen aan dat het warmtegeleidingssysteem van koolstofnanobuizen (CNT) een groot gemiddeld vrij pad van fononen heeft, fononen soepel langs de pijp kunnen worden overgedragen en dat de axiale thermische geleidbaarheid ongeveer 6600W/m•K of meer is, wat vergelijkbaar is met de thermische geleidbaarheid van enkellaags grafeen.De onderzoekers hebben gemeten dat de thermische geleidbaarheid bij kamertemperatuur van enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNT) bijna 3500 W/m•K bedraagt, wat veel groter is dan die van diamant en grafiet (~2000 W/m•K).Hoewel de warmtewisselingsprestaties van koolstofnanobuisjes in axiale richting erg hoog zijn, is hun warmtewisselingsprestatie in verticale richting relatief laag en worden koolstofnanobuisjes beperkt door hun eigen geometrische eigenschappen, en hun expansiesnelheid is bijna nul, dus zelfs veel koolstof nanobuisjes gebundeld in een bundel, zal er geen warmte worden overgedragen van de ene koolstof nanobuis naar de andere.

De uitstekende thermische geleidbaarheid van enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNT's) wordt beschouwd als een uitstekend materiaal voor het contactoppervlak van radiatoren van de volgende generatie, waardoor ze in de toekomst een warmtegeleidend middel kunnen worden voor computer-CPU-chipradiatoren.De CPU-radiator van koolstofnanobuisjes, waarvan het contactoppervlak met de CPU volledig is gemaakt van koolstofnanobuisjes, heeft een warmtegeleidingsvermogen dat 5 keer zo hoog is als dat van veelgebruikte kopermaterialen.Tegelijkertijd hebben enkelwandige koolstofnanobuisjes goede toepassingsmogelijkheden in composietmaterialen met een hoge thermische geleidbaarheid en kunnen ze worden gebruikt in verschillende componenten voor hoge temperaturen, zoals motoren en raketten.

Optische eigenschappen van enkelwandige koolstofnanobuisjes

De unieke structuur van enkelwandige koolstofnanobuisjes heeft zijn unieke optische eigenschappen gecreëerd.Raman-spectroscopie, fluorescentiespectroscopie en ultraviolet-zichtbaar-nabij-infraroodspectroscopie worden veel gebruikt bij de studie van de optische eigenschappen ervan.Raman-spectroscopie is de meest gebruikte detectietool voor enkelwandige koolstofnanobuisjes.De karakteristieke trillingsmodus van enkelwandige koolstofnanobuizen met ringademhalingstrillingsmodus (RBM) verschijnt bij ongeveer 200 nm.RBM kan worden gebruikt om de microstructuur van koolstofnanobuisjes te bepalen en te bepalen of het monster enkelwandige koolstofnanobuisjes bevat.

Magnetische eigenschappen van enkelwandige koolstofnanobuisjes

Koolstofnanobuisjes hebben unieke magnetische eigenschappen, die anisotroop en diamagnetisch zijn, en kunnen worden gebruikt als zachte ferromagnetische materialen.Sommige enkelwandige koolstofnanobuizen met specifieke structuren hebben ook supergeleiding en kunnen worden gebruikt als supergeleidende draden.

Gasopslagprestaties van enkelwandige koolstofnanobuisjes

De eendimensionale buisvormige structuur en de grote lengte-tot-diameterverhouding van enkelwandige koolstofnanobuisjes zorgen ervoor dat de holle buisholte een sterk capillair effect heeft, zodat het unieke adsorptie-, gasopslag- en infiltratie-eigenschappen heeft.Volgens bestaande onderzoeksrapporten zijn enkelwandige koolstofnanobuisjes de adsorptiematerialen met de grootste opslagcapaciteit voor waterstof, veel groter dan andere traditionele materialen voor waterstofopslag, en zullen ze de ontwikkeling van waterstofbrandstofcellen helpen bevorderen.

De katalytische activiteit van enkelwandige koolstofnanobuisjes

Enkelwandige koolstofnanobuisjes hebben een uitstekende elektronische geleidbaarheid, hoge chemische stabiliteit en een groot specifiek oppervlak (SSA).Ze kunnen worden gebruikt als katalysator of katalysatordrager en hebben een hogere katalytische activiteit.Of het nu gaat om traditionele heterogene katalyse, of om elektrokatalyse en fotokatalyse, enkelwandige koolstofnanobuisjes hebben een groot toepassingspotentieel getoond.

Guangzhou Hongwu levert enkelwandige koolstofnanobuisjes van hoge en stabiele kwaliteit met verschillende lengtes, zuiverheid (91-99%), gefunctionaliseerde typen.Ook dispersie kan worden aangepast.