บทนำวัสดุนาโนคาร์บอน

เป็นเวลานานแล้วที่ผู้คนรู้ว่ามีคาร์บอนอัลโลโทรปสามชนิด ได้แก่ เพชร กราไฟต์ และคาร์บอนอสัณฐานอย่างไรก็ตาม ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา ตั้งแต่ฟูลเลอรีนที่ไม่มีมิติ ท่อนาโนคาร์บอนหนึ่งมิติ ไปจนถึงกราฟีนสองมิติได้รับการค้นพบอย่างต่อเนื่อง วัสดุนาโนคาร์บอนใหม่ยังคงดึงดูดความสนใจของโลกต่อไปวัสดุนาโนคาร์บอนสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทตามระดับข้อจำกัดของระดับนาโนในมิติเชิงพื้นที่: วัสดุนาโนคาร์บอนแบบศูนย์มิติ หนึ่งมิติ และสองมิติ
วัสดุนาโน 0 มิติ หมายถึงวัสดุที่มีขนาดนาโนเมตรในปริภูมิสามมิติ เช่น อนุภาคนาโน กลุ่มอะตอม และควอนตัมดอทมักประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุลจำนวนน้อยมีวัสดุคาร์บอนนาโนที่มีมิติเป็นศูนย์อยู่มากมาย เช่น คาร์บอนแบล็ค นาโนไดมอนด์ นาโนฟูลเลอรีน C60 อนุภาคโลหะนาโนที่เคลือบด้วยคาร์บอน

ทันทีที่C60ถูกค้นพบ นักเคมีเริ่มสำรวจความเป็นไปได้ของการประยุกต์ใช้กับตัวเร่งปฏิกิริยาในปัจจุบัน ฟูลเลอรีนและอนุพันธ์ของฟูลเลอรีนในด้านวัสดุเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามด้านต่อไปนี้:

(1) ฟูลเลอรีนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยตรง

(2) ฟูลเลอรีนและอนุพันธ์ของฟูลเลอรีนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน

(3) การประยุกต์ใช้ฟุลเลอรีนและอนุพันธ์ของฟูลเลอรีนในตัวเร่งปฏิกิริยาต่างชนิดกัน
อนุภาคนาโนโลหะที่เคลือบด้วยคาร์บอนเป็นวัสดุคอมโพสิตนาโนคาร์บอนโลหะชนิดใหม่ที่มีมิติเป็นศูนย์เนื่องจากข้อจำกัดของเปลือกคาร์บอนและผลในการป้องกัน อนุภาคโลหะสามารถจำกัดในพื้นที่ขนาดเล็ก และอนุภาคนาโนของโลหะที่เคลือบอยู่ในนั้นสามารถดำรงอยู่ได้อย่างเสถียรภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอกวัสดุนาโนโลหะคาร์บอน-โลหะชนิดไม่มีมิติชนิดใหม่นี้มีคุณสมบัติทางออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่เหมือนใคร และมีการใช้งานที่หลากหลายมากในทางการแพทย์ วัสดุบันทึกแม่เหล็ก วัสดุป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า วัสดุอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียม และวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยา

วัสดุนาโนคาร์บอนหนึ่งมิติหมายความว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างอิสระในทิศทางเดียวที่ไม่ใช่ระดับนาโนและการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงตัวแทนทั่วไปของวัสดุคาร์บอนหนึ่งมิติ ได้แก่ ท่อนาโนคาร์บอน เส้นใยนาโนคาร์บอน และอื่นๆความแตกต่างระหว่างทั้งสองอาจขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของวัสดุที่จะแยกแยะ นอกจากนี้ยังสามารถขึ้นอยู่กับระดับของกราฟิติเซชันของวัสดุที่จะกำหนดตามเส้นผ่านศูนย์กลางของวัสดุหมายความว่า: เส้นผ่านศูนย์กลาง D ต่ำกว่า 50 นาโนเมตร โครงสร้างกลวงภายในมักเรียกว่าท่อนาโนคาร์บอน และเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 50-200 นาโนเมตร ส่วนใหญ่โดยแผ่นกราไฟท์หลายชั้นที่ม้วนงอด้วย ไม่มีโครงสร้างกลวงที่ชัดเจนมักเรียกว่าเส้นใยนาโนคาร์บอน

ตามระดับของการทำให้เป็นกราฟของวัสดุ คำนิยามหมายถึงการทำให้เป็นกราฟจะดีกว่า การวางแนวของกราไฟท์แผ่นที่เน้นขนานกับแกนท่อเรียกว่าท่อนาโนคาร์บอน ในขณะที่ระดับของการทำให้เป็นกราฟต่ำหรือไม่มีเลย โครงสร้างการทำให้เป็นกราฟ การจัดเรียงของแผ่นกราไฟท์ไม่เป็นระเบียบ วัสดุที่มีโครงสร้างกลวงตรงกลางและแม้กระทั่งท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังหลายชั้นทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นเส้นใยนาโนคาร์บอนแน่นอน ความแตกต่างระหว่างท่อนาโนคาร์บอนและเส้นใยนาโนคาร์บอนนั้นไม่ชัดเจนในเอกสารต่างๆ

ในความเห็นของเรา โดยไม่คำนึงถึงระดับของการเกิดกราฟของวัสดุนาโนคาร์บอน เราแยกความแตกต่างระหว่างท่อนาโนคาร์บอนและเส้นใยนาโนคาร์บอนโดยพิจารณาจากการมีหรือไม่มีโครงสร้างกลวงนั่นคือ วัสดุนาโนคาร์บอนหนึ่งมิติที่กำหนดโครงสร้างกลวงคือท่อนาโนคาร์บอนที่ไม่มีโครงสร้างกลวง หรือโครงสร้างกลวงไม่ใช่วัสดุนาโนคาร์บอนหนึ่งมิติที่ชัดเจน เส้นใยนาโนคาร์บอน
วัสดุนาโนคาร์บอนสองมิติ: กราฟีนเป็นตัวแทนของวัสดุนาโนคาร์บอนสองมิติวัสดุที่ใช้งานได้สองมิติซึ่งแสดงด้วยกราฟีนนั้นร้อนแรงมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาวัสดุที่เป็นดาวนี้แสดงคุณสมบัติเฉพาะที่น่าทึ่งในด้านกลศาสตร์ ไฟฟ้า ความร้อน และแม่เหล็กโครงสร้าง กราฟีนเป็นหน่วยพื้นฐานที่ประกอบเป็นวัสดุคาร์บอนอื่นๆ โดยบิดงอเป็นฟูลเลอรีนที่มีมิติเป็นศูนย์ ขดเป็นท่อนาโนคาร์บอนหนึ่งมิติ และเรียงซ้อนกันเป็นกราไฟต์สามมิติ
โดยสรุป วัสดุนาโนคาร์บอนเป็นประเด็นร้อนในการวิจัยด้านนาโนศาสตร์และเทคโนโลยีมาโดยตลอด และมีความก้าวหน้าในการวิจัยที่สำคัญเนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์และคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ยอดเยี่ยม วัสดุนาโนคาร์บอนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วัสดุออปโตอิเล็กทรอนิกส์ สารพาตัวเร่งปฏิกิริยา เซ็นเซอร์เคมีและชีวภาพ วัสดุกักเก็บไฮโดรเจน และวัสดุตัวเก็บประจุยิ่งยวด และประเด็นอื่นๆ ที่น่าเป็นห่วง

China Hongwu Micro-Nano Technology Co., Ltd — ผู้บุกเบิกการนำวัสดุนาโนคาร์บอนไปใช้ในอุตสาหกรรม เป็นผู้ผลิตท่อนาโนคาร์บอนและวัสดุคาร์บอนนาโนอื่นๆ ภายในประเทศรายแรกสำหรับการผลิตทางอุตสาหกรรมและการประยุกต์ใช้คุณภาพชั้นนำของโลก การผลิตนาโน- ได้ส่งออกวัสดุคาร์บอนไปทั่วโลกแล้ว ผลตอบรับดีตามกลยุทธ์การพัฒนาระดับชาติและการจัดการแบบโมดูลาร์ Hongwu Nano ยึดมั่นในการตลาดที่ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยี เพื่อตอบสนองความต้องการที่สมเหตุสมผลของลูกค้าตามพันธกิจ และพยายามอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของอุตสาหกรรมการผลิตของจีน