Karbon nanorører utrolige ting. De kan være sterkere enn stål mens de er tynnere enn et menneskehår.

De er også svært stabile, lette og har utrolige elektriske, termiske og mekaniske egenskaper. Av denne grunn har de potensialet for utvikling av mange interessante fremtidige materialer.

De kan også holde nøkkelen til å bygge fremtidens materialer og strukturer, for eksempel romheiser.

Her utforsker vi hva de er, hvordan de blir laget og hvilke applikasjoner de pleier å ha. Dette er ikke ment å være en uttømmende guide og er bare ment å bli brukt som en rask oversikt.

Hva erKarbon nanorørog deres egenskaper?

Karbon nanorør (CNTs for kort), som navnet antyder, er små sylindriske strukturer laget av karbon. Men ikke bare noe karbon, CNT består av opprullede ark med et enkelt lag karbonmolekyler kalt grafen.

De har en tendens til å komme i to hovedformer:

1. Enkeltveggede karbon nanorør(SWCNTS) - Disse har en tendens til å ha en diameter på mindre enn 1 nm.

2. Flervegger karbon nanorør(MWCNTs) - Disse består av flere konsentrisk interlinde nanorør og har en tendens til å ha diametre som kan nå i overkant av 100 nm.

I begge tilfeller kan CNT -er ha variable lengder mellom flere mikrometer til centimeter.

Ettersom rørene utelukkende er bygget av grafen, deler de mange av de interessante egenskapene. CNT -er er for eksempel bundet med SP2 -bindinger - disse er ekstremt sterke på molekylært nivå.

Karbon nanorør har også en tendens til å tau sammen via van der Waals -styrker. Dette gir dem høy styrke og lav vekt. De har også en tendens til å være svært elektrisk ledende og termisk ledende materialer.

"Individuelle CNT -vegger kan være metalliske eller halvledende avhengig av orienteringen til gitteret med hensyn til røraksen, som kalles chiralitet."

Karbon nanorør har også andre fantastiske termiske og mekaniske egenskaper som gjør dem attraktive for å utvikle nye materialer.

Hva gjør karbon nanorør?

Som vi allerede har sett, har karbon nanorør noen veldig uvanlige egenskaper. På grunn av dette har CNT -er mange interessante og varierte applikasjoner.

Faktisk, fra 2013, ifølge Wikipedia via Science Direct, overskred karbon nanorørproduksjon flere tusen tonn per år. Disse nanorørene har mange applikasjoner, inkludert bruk i:

• Energilagringsløsninger
• Enhetsmodellering
• Sammensatte strukturer
• Bildeler, inkludert potensielt i hydrogenbrenselcellebiler
• Båtskrog
• Sportsvarer
• Vannfiltre
• Tynnfilmelektronikk
• Belegg
• Aktuatorer
• Elektromagnetisk skjerming
• Tekstiler
• Biomedisinske anvendelser, inkludert vevteknikk av bein og muskler, kjemisk levering, biosensorer og mer

Hva erflervegger karbon nanorør?

Som vi allerede har sett, er multiwalled karbon nanorør de nanorørene laget av flere konsentrisk sammenkoblede nanorør. De har en tendens til å ha diametre som kan nå i overkant av 100 nm.

De kan nå utover centimeter i lengde og har en tendens til å ha aspektforhold som varierer mellom 10 og 10 millioner.

Flerveggede nanorør kan inneholde mellom 6 og 25 eller flere konsentriske vegger.

MWCNTs har noen utmerkede egenskaper som kan utnyttes i et stort antall kommersielle applikasjoner. Disse inkluderer:

• Elektrisk: MWNT -er er svært ledende når de er riktig integrert i en sammensatt struktur. Det skal bemerkes at ytterveggen alene leder, de indre veggene ikke er medvirkende til konduktivitet.
• Morfologi: MWNT -er har et høyt aspektforhold, med lengder vanligvis mer enn 100 ganger diameteren, og i visse tilfeller mye høyere. Deres ytelse og anvendelse er ikke bare basert på aspektforhold, men også på graden av sammenfiltring og rørets retthet, som igjen er en funksjon av både graden og dimensjonen til defekter i rørene.
• Fysisk: Defektfri, individuell, MWNT-er har utmerket strekkfasthet og når de er integrert i en kompositt, for eksempel en termoplast eller termosettforbindelser, kan øke styrken betydelig.