Fiind cel mai reprezentativ nanomaterial unidimensional,nanotuburi de carbon cu un singur perete（SWCNTs） au multe proprietăți fizice și chimice excelente.Odată cu cercetările continue aprofundate privind baza și aplicarea nanotuburilor de carbon cu un singur perete, acestea au arătat perspective largi de aplicare în multe domenii, inclusiv dispozitive nano electronice, amplificatori de materiale compozite, medii de stocare a energiei, catalizatori și purtători de catalizatori, senzori, câmp emițători, filme conductoare, materiale bio-nano etc., dintre care unele au realizat deja aplicații industriale.

Proprietățile mecanice ale nanotuburilor de carbon cu un singur perete

Atomii de carbon ai nanotuburilor de carbon cu un singur perete sunt combinați cu legături covalente CC foarte puternice.Din structură se speculează că au rezistență axială mare, bremsstrahlung și modul elastic.Cercetătorii au măsurat frecvența de vibrație a capătului liber al CNT-urilor și au descoperit că modulul Young al nanotuburilor de carbon poate ajunge la 1Tpa, care este aproape egal cu modulul Young al diamantului, care este de aproximativ 5 ori mai mare decât cel al oțelului.SWCNT-urile au o rezistență axială extrem de mare, este de aproximativ 100 de ori mai mare decât a oțelului;deformarea elastică a nanotuburilor de carbon cu un singur perete este de 5%, până la 12%, ceea ce este de aproximativ 60 de ori mai mare decât a oțelului.CNT are o rezistență și o îndoire excelente.

Nanotuburile de carbon cu un singur perete sunt întăriri excelente pentru materialele compozite, care pot conferi proprietăților lor mecanice excelente materialelor compozite, astfel încât materialele compozite să prezinte rezistența, tenacitatea, elasticitatea și rezistența la oboseală pe care nu le posedă inițial.În ceea ce privește nanosondele, nanotuburile de carbon pot fi folosite pentru a face vârfuri de sonde de scanare cu rezoluție mai mare și adâncime mai mare de detecție.

Proprietățile electrice ale nanotuburilor de carbon cu un singur perete

Structura tubulară în spirală a nanotuburilor de carbon cu un singur perete determină proprietățile sale electrice unice și excelente.Studiile teoretice au arătat că, datorită transportului balistic al electronilor în nanotuburile de carbon, capacitatea lor de purtare a curentului este de până la 109A/cm2, care este de 1000 de ori mai mare decât cea a cuprului cu conductivitate bună.Diametrul unui nanotub de carbon cu un singur perete este de aproximativ 2 nm, iar mișcarea electronilor în el are un comportament cuantic.Afectat de fizica cuantică, pe măsură ce diametrul și modul spirală al SWCNT se modifică, decalajul de energie al benzii de valență și al benzii de conducție poate fi schimbat de la aproape zero la 1eV, conductivitatea sa poate fi metalică și semiconductivă, astfel încât conductivitatea nanotuburilor de carbon poate fi ajustat prin modificarea unghiului și diametrului chiralitate.Până în prezent, nicio altă substanță nu s-a găsit ca nanotuburi de carbon cu un singur perete să poată ajusta în mod similar decalajul de energie prin simpla schimbare a aranjamentului atomilor.

Nanotuburile de carbon, cum ar fi grafitul și diamantul, sunt excelente conductoare termice.Ca și conductivitatea lor electrică, nanotuburile de carbon au, de asemenea, o conductivitate termică axială excelentă și sunt materiale termoconductoare ideale.Calculele teoretice arată că sistemul de conducție a căldurii nanotuburilor de carbon (CNT) are o cale liberă medie mare de fononi, fononii pot fi transmisi fără probleme de-a lungul țevii, iar conductivitatea termică axială este de aproximativ 6600 W/m•K sau mai mult, ceea ce este similar cu conductivitatea termică a grafenului cu un singur strat.Cercetătorii au măsurat că conductivitatea termică la temperatura camerei a nanotuburilor de carbon cu un singur perete (SWCNT) este aproape de 3500W/m•K, ceea ce este mult mai mare decât cea a diamantului și grafitului (~2000W/m•K).Deși performanța de schimb de căldură a nanotuburilor de carbon în direcția axială este foarte mare, performanța lor de schimb de căldură în direcția verticală este relativ scăzută, iar nanotuburile de carbon sunt limitate de propriile proprietăți geometrice, iar rata lor de expansiune este aproape zero, deci chiar și multe nanotuburi de carbon grupate într-un pachet, căldura nu va fi transferată de la un nanotub de carbon la altul.

Conductivitatea termică excelentă a nanotuburilor de carbon cu un singur perete (SWCNTs) este considerată a fi un material excelent pentru suprafața de contact a radiatoarelor de generație următoare, ceea ce le poate face un agent de conductivitate termică pentru radiatoarele cu cip CPU pentru computere în viitor.Radiatorul CPU cu nanotuburi de carbon, a cărui suprafață de contact cu CPU este realizată în întregime din nanotuburi de carbon, are o conductivitate termică de 5 ori mai mare decât a materialelor de cupru utilizate în mod obișnuit.În același timp, nanotuburile de carbon cu un singur perete au perspective bune de aplicare în materialele compozite cu conductivitate termică ridicată și pot fi utilizate în diferite componente de temperatură înaltă, cum ar fi motoarele și rachetele.

Proprietățile optice ale nanotuburilor de carbon cu un singur perete

Structura unică a nanotuburilor de carbon cu un singur perete și-a creat proprietățile optice unice.Spectroscopia Raman, spectroscopia de fluorescență și spectroscopia ultraviolet-vizibil-infraroșu apropiat au fost utilizate pe scară largă în studiul proprietăților sale optice.Spectroscopia Raman este instrumentul de detecție cel mai frecvent utilizat pentru nanotuburi de carbon cu un singur perete.Modul de vibrație caracteristic al nanotuburilor de carbon cu un singur perete, modul de vibrație de respirație inelă (RBM) apare la aproximativ 200 nm.RBM poate fi utilizat pentru a determina microstructura nanotuburilor de carbon și pentru a determina dacă proba conține nanotuburi de carbon cu un singur perete.

Proprietățile magnetice ale nanotuburilor de carbon cu un singur perete

Nanotuburile de carbon au proprietăți magnetice unice, care sunt anizotrope și diamagnetice și pot fi utilizate ca materiale feromagnetice moi.Unele nanotuburi de carbon cu un singur perete cu structuri specifice au, de asemenea, supraconductivitate și pot fi folosite ca fire supraconductoare.

Performanța de stocare a gazului a nanotuburilor de carbon cu un singur perete

Structura tubulară unidimensională și raportul mare lungime-diametru al nanotuburilor de carbon cu un singur perete fac ca cavitatea tubului gol să aibă un efect capilar puternic, astfel încât să aibă caracteristici unice de adsorbție, stocare a gazului și infiltrare.Conform rapoartelor de cercetare existente, nanotuburile de carbon cu un singur perete sunt materialele de adsorbție cu cea mai mare capacitate de stocare a hidrogenului, depășind cu mult alte materiale tradiționale de stocare a hidrogenului și vor contribui la promovarea dezvoltării pilelor de combustibil cu hidrogen.

Activitatea catalitică a nanotuburilor de carbon cu un singur perete

Nanotuburile de carbon cu un singur perete au conductivitate electronică excelentă, stabilitate chimică ridicată și suprafață specifică mare (SSA).Pot fi utilizați ca catalizatori sau purtători de catalizator și au activitate catalitică mai mare.Indiferent de cataliza tradițională eterogenă, sau de electrocataliza și fotocataliză, nanotuburile de carbon cu un singur perete au arătat potențiale mari de aplicare.

Guangzhou Hongwu furnizează nanotuburi de carbon cu un singur perete de calitate înaltă și stabilă, cu lungimi diferite, puritate (91-99%), tipuri funcționalizate.De asemenea, dispersia poate fi personalizată.