Como o nanomaterial unidimensional mais representativo,nanotubos de carbono de parede única（SWCNTs) têm muitas excelentes propriedades físicas e químicas. Com a contínua pesquisa aprofundada sobre a aplicação básica e a aplicação de nanotubos de carbono de parede única, eles mostraram amplas perspectivas de aplicação em muitos campos, incluindo dispositivos de nano eletrônicos, aprimoradores de materiais compostos, mídia de armazenamento de energia, aplicações de catalisadores e transportadores de catalisadores, alguns sensores, que têm filmes condutores, bio-nan.

Propriedades mecânicas de nanotubos de carbono de parede única

Os átomos de carbono de nanotubos de carbono de parede única são combinados com ligações covalentes de CC muito fortes. É especulado a partir da estrutura que eles têm alta resistência axial, Bremsstrahlung e módulo elástico. Os pesquisadores mediram a frequência de vibração da extremidade livre dos CNTs e descobriram que o módulo de nanotubos de carbono dos jovens pode atingir 1TPa, o que é quase igual ao módulo de diamante de Young, que é cerca de 5 vezes o de aço. Os SWCNTs têm resistência axial extremamente alta, é cerca de 100 vezes a do aço; A tensão elástica de nanotubos de carbono de parede única é de 5%, até 12%, o que é cerca de 60 vezes o do aço. O CNT tem excelente resistência e dobrabilidade.

Os nanotubos de carbono de parede única são excelentes reforços para materiais compósitos, que podem transmitir suas excelentes propriedades mecânicas a materiais compósitos, de modo que materiais compostos mostram resistência, resistência, elasticidade e resistência à fadiga que eles não possuem originalmente. Em termos de nanoprobos, os nanotubos de carbono podem ser usados ​​para fazer pontas de sonda de varredura com maior resolução e maior profundidade de detecção.

Propriedades elétricas de nanotubos de carbono de parede única

A estrutura tubular em espiral dos nanotubos de carbono de parede única determina suas propriedades elétricas únicas e excelentes. Estudos teóricos mostraram que, devido ao transporte balístico de elétrons em nanotubos de carbono, a capacidade de transporte de corrente deles é de até 109a/cm2, que é 1000 vezes maior que a de cobre com boa condutividade. O diâmetro de um nanotubo de carbono de parede única é de cerca de 2 nm, e o movimento de elétrons nele tem comportamento quântico. Afetado pela física quântica, à medida que o diâmetro e o modo de espiral da SWCNT mudam, a lacuna energética da banda de valência e a banda de condução podem ser alteradas de quase zero para 1ev, sua condutividade pode ser metálica e semicondutora, para que a condutividade dos nanotubos de carbono possa ser ajustada pelo angulo da quiralidade e da diâmetro. Até agora, nenhuma outra substância foi considerada como os nanotubos de carbono de parede única pode ajustar da mesma forma a diferença de energia simplesmente alterando o arranjo dos átomos.

Nanotubos de carbono, como grafite e diamante, são excelentes condutores térmicos. Como sua condutividade elétrica, os nanotubos de carbono também têm excelente condutividade térmica axial e são materiais condutores térmicos ideais. Os cálculos teóricos mostram que o sistema de condução de calor de nanotubos de carbono （CNT) possui um grande caminho médio livre de fônons, os fônons podem ser transmitidos suavemente ao longo do tubo e sua condutividade térmica axial é de cerca de 6600w/m • K ou mais, o que é semelhante à condutividade térmica do grafeno de líder único. Os pesquisadores mediram que a condutividade térmica à temperatura ambiente do nanotubo de carbono de parede única （SWCNT） está próxima de 3500W/m • K, que é muito maior que o de diamante e grafite (~ 2000w/m • k). Embora o desempenho da troca de calor dos nanotubos de carbono na direção axial seja muito alta, seu desempenho de troca de calor na direção vertical é relativamente baixo e os nanotubos de carbono são limitados por suas próprias propriedades geométricas, e sua taxa de expansão é quase zero, portanto, muitos nanotubos de carbono para um pacote de carbono para um pacote.

A excelente condutividade térmica de nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) é considerada um excelente material para a superfície de contato dos radiadores de próxima geração, o que pode torná-los um agente de condutividade térmica para radiadores de chip de CPU no futuro. O radiador da CPU de nanotubos de carbono, cuja superfície de contato com a CPU é totalmente feita de nanotubos de carbono, possui uma condutividade térmica 5 vezes a dos materiais de cobre comumente usados. Ao mesmo tempo, os nanotubos de carbono de parede única possuem boas perspectivas de aplicação em materiais compósitos de alta condutividade térmica e podem ser usados ​​em vários componentes de alta temperatura, como motores e foguetes.

Propriedades ópticas de nanotubos de carbono de parede única

A estrutura única dos nanotubos de carbono de parede única criou suas propriedades ópticas exclusivas. A espectroscopia Raman, a espectroscopia de fluorescência e a espectroscopia infravermelha visível-visível foi amplamente utilizada no estudo de suas propriedades ópticas. A espectroscopia Raman é a ferramenta de detecção mais usada para nanotubos de carbono de parede única. O modo de vibração característico de nanotubos de carbono de parede única no modo de vibração respiratória (RBM) aparece a cerca de 200Nm. A RBM pode ser usada para determinar a microestrutura de nanotubos de carbono e determinar se a amostra contém nanotubos de carbono de parede única.

Propriedades magnéticas de nanotubos de carbono de parede única

Os nanotubos de carbono têm propriedades magnéticas únicas, que são anisotrópicas e diamagnéticas e podem ser usadas como materiais ferromagnéticos macios. Alguns nanotubos de carbono de parede única com estruturas específicas também têm supercondutividade e podem ser usadas como fios supercondutores.

Desempenho de armazenamento de gás de nanotubos de carbono de parede única

A estrutura tubular unidimensional e a grande proporção de comprimento / diâmetro dos nanotubos de carbono de parede única fazem com que a cavidade do tubo oco tenha um forte efeito capilar, de modo que possui características exclusivas de adsorção, armazenamento de gás e infiltração. De acordo com os relatórios de pesquisa existentes, os nanotubos de carbono de parede única são os materiais de adsorção com a maior capacidade de armazenamento de hidrogênio, excedendo em muito outros materiais tradicionais de armazenamento de hidrogênio e ajudará a promover o desenvolvimento de células de combustível de hidrogênio.

A atividade catalítica de nanotubos de carbono de parede única

Os nanotubos de carbono de parede única possuem excelente condutividade eletrônica, alta estabilidade química e grande área de superfície específica (SSA). Eles podem ser usados ​​como catalisadores ou portadores de catalisador e têm maior atividade catalítica. Não importa na catálise heterogênea tradicional, ou em eletrocatálise e fotocatálise, os nanotubos de carbono de parede única mostraram grandes potenciais de aplicação.

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