Как наиболее представительный одномерный наноматериал,одностенные углеродные нанотрубки（ОУНТ） обладают множеством превосходных физических и химических свойств. Благодаря постоянным углубленным исследованиям основ и применения одностенных углеродных нанотрубок они показали широкие перспективы применения во многих областях, включая наноэлектронные устройства, усилители композитных материалов, носители энергии, катализаторы и носители катализаторов, датчики, полевые технологии. излучатели, проводящие пленки, бионаноматериалы и т. д., некоторые из которых уже нашли промышленное применение.

Механические свойства одностенных углеродных нанотрубок

Атомы углерода одностенных углеродных нанотрубок соединены очень прочными ковалентными связями CC. Судя по структуре, предполагается, что они обладают высокой осевой прочностью, тормозным излучением и модулем упругости. Исследователи измерили частоту вибрации свободного конца УНТ и обнаружили, что модуль Юнга углеродных нанотрубок может достигать 1 ТПа, что почти равно модулю Юнга алмаза, который примерно в 5 раз больше, чем у стали. ОСУНТ обладают чрезвычайно высокой осевой прочностью, примерно в 100 раз превышающей прочность стали; упругая деформация одностенных углеродных нанотрубок составляет от 5% до 12%, что примерно в 60 раз больше, чем у стали. CNT обладает превосходной прочностью и гибкостью.

Одностенные углеродные нанотрубки являются отличным усилением композитных материалов, они могут придавать им превосходные механические свойства, благодаря чему композитные материалы демонстрируют прочность, ударную вязкость, эластичность и усталостную прочность, которыми они изначально не обладали. Что касается нанозондов, углеродные нанотрубки можно использовать для изготовления наконечников сканирующих зондов с более высоким разрешением и большей глубиной обнаружения.

Электрические свойства одностенных углеродных нанотрубок

Спиральная трубчатая структура одностенных углеродных нанотрубок определяет их уникальные и превосходные электрические свойства. Теоретические исследования показали, что за счет баллистической транспортировки электронов в углеродных нанотрубках токонесущая способность их достигает 109 А/см2, что в 1000 раз выше, чем у меди с хорошей проводимостью. Диаметр одностенной углеродной нанотрубки составляет около 2 нм, а движение электронов в ней имеет квантовый характер. Под влиянием квантовой физики, поскольку диаметр и спиральная мода SWCNT изменяются, энергетическая щель валентной зоны и зоны проводимости может быть изменена от почти нуля до 1 эВ, ее проводимость может быть металлической и полупроводниковой, поэтому проводимость углеродных нанотрубок может регулироваться путем изменения угла киральности и диаметра. До сих пор не было обнаружено ни одного другого вещества, которое подобно одностенным углеродным нанотрубкам могло бы аналогичным образом регулировать энергетическую щель, просто изменяя расположение атомов.

Углеродные нанотрубки, как графит и алмаз, являются отличными проводниками тепла. Как и их электропроводность, углеродные нанотрубки также обладают превосходной осевой теплопроводностью и являются идеальными теплопроводящими материалами. Теоретические расчеты показывают, что система теплопроводности углеродных нанотрубок (УНТ) имеет большой средний свободный пробег фононов, фононы могут плавно передаваться вдоль трубы, а ее осевая теплопроводность составляет около 6600 Вт/м·К или более, что аналогично теплопроводность однослойного графена. Исследователи измерили, что теплопроводность одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) при комнатной температуре близка к 3500 Вт/м·К, что намного выше, чем у алмаза и графита (~ 2000 Вт/м·К). Хотя эффективность теплообмена углеродных нанотрубок в осевом направлении очень высока, их эффективность теплообмена в вертикальном направлении относительно низка, а углеродные нанотрубки ограничены своими собственными геометрическими свойствами, а скорость их расширения почти равна нулю, поэтому даже многие углеродные нанотрубки, связанные в пучок, тепло не будет передаваться от одной углеродной нанотрубки к другой.

Превосходная теплопроводность одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) считается отличным материалом для контактной поверхности радиаторов следующего поколения, что в будущем может сделать их агентом теплопроводности для радиаторов чипов компьютерных процессоров. Радиатор ЦП из углеродных нанотрубок, контактная поверхность которого с ЦП полностью состоит из углеродных нанотрубок, имеет теплопроводность в 5 раз выше, чем у обычно используемых медных материалов. В то же время одностенные углеродные нанотрубки имеют хорошие перспективы применения в композиционных материалах с высокой теплопроводностью и могут использоваться в различных высокотемпературных компонентах, таких как двигатели и ракеты.

Оптические свойства одностенных углеродных нанотрубок

Уникальная структура одностенных углеродных нанотрубок обусловила их уникальные оптические свойства. Рамановская спектроскопия, флуоресцентная спектроскопия и спектроскопия ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазона широко используются при изучении его оптических свойств. Рамановская спектроскопия является наиболее часто используемым инструментом обнаружения одностенных углеродных нанотрубок. Характерная мода вибрации кольцевого дыхания одностенных углеродных нанотрубок (RBM) появляется при длине волны около 200 нм. RBM можно использовать для определения микроструктуры углеродных нанотрубок и определения наличия в образце одностенных углеродных нанотрубок.

Магнитные свойства одностенных углеродных нанотрубок

Углеродные нанотрубки обладают уникальными магнитными свойствами: анизотропными и диамагнитными, и могут использоваться в качестве мягких ферромагнитных материалов. Некоторые одностенные углеродные нанотрубки со специфической структурой также обладают сверхпроводимостью и могут использоваться в качестве сверхпроводящих проводов.

Характеристики хранения газа одностенными углеродными нанотрубками

Одномерная трубчатая структура и большое соотношение длины к диаметру одностенных углеродных нанотрубок делают полость полой трубки обладающей сильным капиллярным эффектом, поэтому она обладает уникальными характеристиками адсорбции, хранения газа и инфильтрации. Согласно существующим исследовательским отчетам, одностенные углеродные нанотрубки являются адсорбционными материалами с наибольшей емкостью хранения водорода, намного превосходящей другие традиционные материалы для хранения водорода, и будут способствовать развитию водородных топливных элементов.

Каталитическая активность одностенных углеродных нанотрубок

Одностенные углеродные нанотрубки обладают превосходной электронной проводимостью, высокой химической стабильностью и большой удельной поверхностью (SSA). Их можно использовать в качестве катализаторов или носителей катализаторов, и они обладают более высокой каталитической активностью. Независимо от того, в традиционном гетерогенном катализе или в электрокатализе и фотокатализе, одностенные углеродные нанотрубки продемонстрировали большие возможности применения.

Компания Guangzhou Hongwu поставляет одностенные углеродные нанотрубки высокого и стабильного качества различной длины, чистоты (91-99%) и функционализированных типов. Также дисперсию можно настроить.