Ako najreprezentatívnejší jednorozmerný nanomateriál,jednostenné uhlíkové nanorúrky（SWCNT） majú mnoho vynikajúcich fyzikálnych a chemických vlastností.Vďaka nepretržitému hĺbkovému výskumu základov a aplikácií jednostenných uhlíkových nanorúrok ukázali široké možnosti použitia v mnohých oblastiach, vrátane nanoelektronických zariadení, zosilňovačov kompozitných materiálov, médií na uchovávanie energie, katalyzátorov a nosičov katalyzátorov, senzorov a polí. žiariče, vodivé filmy, bio-nano materiály atď., z ktorých niektoré už dosiahli priemyselné využitie.

Mechanické vlastnosti jednostenných uhlíkových nanorúrok

Atómy uhlíka jednostenných uhlíkových nanorúriek sú kombinované s veľmi silnými CC kovalentnými väzbami.Z konštrukcie sa predpokladá, že majú vysokú axiálnu pevnosť, brzdné žiarenie a modul pružnosti.Výskumníci zmerali vibračnú frekvenciu voľného konca CNT a zistili, že Youngov modul uhlíkových nanorúriek môže dosiahnuť 1 Tpa, čo sa takmer rovná Youngovmu modulu diamantu, čo je asi 5-násobok modulu ocele.SWCNT majú extrémne vysokú axiálnu pevnosť, je asi 100-krát väčšia ako oceľ;elastické napätie jednostenných uhlíkových nanorúrok je 5% až 12%, čo je asi 60-krát viac ako oceľ.CNT má vynikajúcu húževnatosť a ohybnosť.

Jednostenné uhlíkové nanorúrky sú vynikajúcimi výstužami pre kompozitné materiály, ktoré môžu kompozitným materiálom dodať ich vynikajúce mechanické vlastnosti, takže kompozitné materiály vykazujú pevnosť, húževnatosť, elasticitu a odolnosť proti únave, ktoré pôvodne nemali.Pokiaľ ide o nanosondy, uhlíkové nanorúrky možno použiť na výrobu hrotov skenovacích sond s vyšším rozlíšením a väčšou hĺbkou detekcie.

Elektrické vlastnosti jednostenných uhlíkových nanorúrok

Špirálovitá rúrková štruktúra jednostenných uhlíkových nanorúrok určuje jej jedinečné a vynikajúce elektrické vlastnosti.Teoretické štúdie ukázali, že v dôsledku balistického transportu elektrónov v uhlíkových nanorúrkach je ich prúdová kapacita až 109A/cm2, čo je 1000-krát viac ako u medi s dobrou vodivosťou.Priemer jednostennej uhlíkovej nanorúrky je asi 2 nm a pohyb elektrónov v nej má kvantové správanie.Ovplyvnené kvantovou fyzikou, keď sa mení priemer a špirálový režim SWCNT, energetická medzera valenčného pásma a vodivého pásma sa môže zmeniť z takmer nuly na 1 eV, jeho vodivosť môže byť kovová a polovodivá, takže vodivosť uhlíkových nanorúriek môže byť možno upraviť zmenou uhla chirality a priemeru.Doposiaľ sa nenašla žiadna iná látka, ktorá by bola ako jednostenné uhlíkové nanorúrky, ktoré dokážu podobne upraviť energetickú medzeru jednoduchou zmenou usporiadania atómov.

Uhlíkové nanorúrky, podobne ako grafit a diamant, sú vynikajúce tepelné vodiče.Rovnako ako ich elektrická vodivosť, uhlíkové nanorúrky majú tiež vynikajúcu axiálnu tepelnú vodivosť a sú ideálnymi tepelne vodivými materiálmi.Teoretické výpočty ukazujú, že systém vedenia tepla z uhlíkových nanorúrok (CNT) má veľkú priemernú voľnú dráhu fonónov, fonóny sa môžu plynulo prenášať pozdĺž potrubia a jeho axiálna tepelná vodivosť je približne 6600 W/m•K alebo viac, čo je podobné tepelná vodivosť jednovrstvového grafénu.Výskumníci namerali, že tepelná vodivosť jednostenných uhlíkových nanorúrok (SWCNT) pri izbovej teplote sa blíži k 3500 W/m•K, čo je oveľa viac ako pri diamante a grafite (~2000 W/m•K).Hoci výkon výmeny tepla uhlíkových nanorúrok v axiálnom smere je veľmi vysoký, ich výkon výmeny tepla vo vertikálnom smere je relatívne nízky a uhlíkové nanorúrky sú obmedzené svojimi vlastnými geometrickými vlastnosťami a rýchlosť ich expanzie je takmer nulová, takže aj mnohé uhlíkové nanorúrky zviazané do zväzku, teplo sa nebude prenášať z jednej uhlíkovej nanorúrky do druhej.

Vynikajúca tepelná vodivosť jednostenných uhlíkových nanorúrok (SWCNT) sa považuje za vynikajúci materiál pre kontaktný povrch radiátorov novej generácie, čo z nich môže v budúcnosti urobiť činidlo tepelnej vodivosti pre radiátory čipov CPU počítača.Radiátor CPU z uhlíkových nanorúrok, ktorého kontaktná plocha s procesorom je celá vyrobená z uhlíkových nanorúriek, má 5-krát vyššiu tepelnú vodivosť ako bežne používané medené materiály.Jednostenné uhlíkové nanorúrky majú zároveň dobré vyhliadky na uplatnenie v kompozitných materiáloch s vysokou tepelnou vodivosťou a možno ich použiť v rôznych vysokoteplotných komponentoch, ako sú motory a rakety.

Optické vlastnosti jednostenných uhlíkových nanorúrok

Jedinečná štruktúra jednostenných uhlíkových nanorúrok vytvorila jeho jedinečné optické vlastnosti.Ramanova spektroskopia, fluorescenčná spektroskopia a ultrafialová-viditeľná-blízka infračervená spektroskopia boli široko používané pri štúdiu jeho optických vlastností.Ramanova spektroskopia je najbežnejšie používaným detekčným nástrojom pre jednostenné uhlíkové nanorúrky.Charakteristický vibračný režim jednostenných uhlíkových nanorúriek prstencový vibračný režim (RBM) sa objavuje pri približne 200 nm.RBM možno použiť na určenie mikroštruktúry uhlíkových nanorúriek a určenie, či vzorka obsahuje jednostenné uhlíkové nanorúrky.

Magnetické vlastnosti jednostenných uhlíkových nanorúrok

Uhlíkové nanorúrky majú jedinečné magnetické vlastnosti, ktoré sú anizotropné a diamagnetické a možno ich použiť ako mäkké feromagnetické materiály.Niektoré jednostenné uhlíkové nanorúrky so špecifickými štruktúrami majú tiež supravodivosť a možno ich použiť ako supravodivé drôty.

Výkon jednostenných uhlíkových nanorúrok pri skladovaní plynu

Jednorozmerná rúrková štruktúra a veľký pomer dĺžky k priemeru jednostenných uhlíkových nanorúriek spôsobujú, že dutina dutej rúrky má silný kapilárny efekt, takže má jedinečné charakteristiky adsorpcie, skladovania plynu a infiltrácie.Podľa existujúcich výskumných správ sú jednostenné uhlíkové nanorúrky adsorpčnými materiálmi s najväčšou kapacitou skladovania vodíka, ktoré ďaleko prevyšujú iné tradičné materiály na skladovanie vodíka, a pomôžu podporiť vývoj vodíkových palivových článkov.

Katalytická aktivita jednostenných uhlíkových nanorúrok

Jednostenné uhlíkové nanorúrky majú vynikajúcu elektrónovú vodivosť, vysokú chemickú stabilitu a veľký špecifický povrch (SSA).Môžu sa použiť ako katalyzátory alebo nosiče katalyzátorov a majú vyššiu katalytickú aktivitu.Bez ohľadu na tradičnú heterogénnu katalýzu alebo elektrokatalýzu a fotokatalýzu, jednostenné uhlíkové nanorúrky ukázali veľký aplikačný potenciál.

Guangzhou Hongwu dodáva vysoko a stabilne kvalitné jednostenné uhlíkové nanorúrky s rôznou dĺžkou, čistotou (91-99%), funkcionalizovanými typmi.Tiež rozptyl je možné prispôsobiť.