ท่อนาโนคาร์บอนเป็นสิ่งที่เหลือเชื่อ พวกเขาสามารถแข็งแรงกว่าเหล็กในขณะที่บางกว่าเส้นผมของมนุษย์

พวกเขายังมีความเสถียรสูงน้ำหนักเบาและมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าความร้อนและเชิงกลอย่างไม่น่าเชื่อ ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงมีศักยภาพในการพัฒนาวัสดุในอนาคตที่น่าสนใจมากมาย

พวกเขาอาจถือกุญแจสำคัญในการสร้างวัสดุและโครงสร้างของอนาคตเช่นลิฟต์อวกาศ

ที่นี่เราสำรวจว่าพวกเขาเป็นอย่างไรพวกเขาทำอย่างไรและแอพพลิเคชั่นที่พวกเขามักจะมี นี่ไม่ได้หมายถึงคู่มือครบถ้วนสมบูรณ์และมีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นภาพรวมอย่างรวดเร็วเท่านั้น

คืออะไรท่อนาโนคาร์บอนและคุณสมบัติของพวกเขา?

คาร์บอนท่อนาโน (CNTs สั้น ๆ ) ตามชื่อที่แนะนำเป็นโครงสร้างทรงกระบอกนาทีที่ทำจากคาร์บอน แต่ไม่ใช่แค่คาร์บอนใด ๆ เท่านั้น CNT ประกอบด้วยแผ่นรีดของโมเลกุลคาร์บอนชั้นเดียวที่เรียกว่ากราฟีน

พวกเขามักจะมาในสองรูปแบบหลัก:

1. ท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว(SWCNT) - สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 นาโนเมตร

2. ท่อนาโนคาร์บอนที่มีกำแพงล้อมรอบ(MWCNTs) - สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยท่อนาโนที่เชื่อมโยงอย่างเข้มข้นหลายครั้งและมีแนวโน้มที่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่สามารถเข้าถึงได้เกิน 100 นาโนเมตร

ไม่ว่าในกรณีใด CNTs สามารถมีความยาวแปรผันระหว่างหลายไมโครเมตรถึงเซนติเมตร

เนื่องจากหลอดถูกสร้างขึ้นจากกราฟีนโดยเฉพาะพวกเขาแบ่งปันคุณสมบัติที่น่าสนใจมากมาย ตัวอย่างเช่น CNTs ถูกผูกมัดกับพันธบัตร SP2 - สิ่งเหล่านี้แข็งแกร่งมากในระดับโมเลกุล

ท่อนาโนคาร์บอนยังมีแนวโน้มที่จะเชือกเข้าด้วยกันผ่านกองกำลัง Van der Waals สิ่งนี้ให้ความแข็งแรงสูงและมีน้ำหนักต่ำ พวกเขายังมีแนวโน้มที่จะเป็นวัสดุที่มีไฟฟ้าและความร้อนสูง

“ ผนัง CNT แต่ละตัวสามารถเป็นโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์ขึ้นอยู่กับการวางแนวของตาข่ายที่เกี่ยวกับแกนหลอดซึ่งเรียกว่า chirality”

ท่อนาโนคาร์บอนยังมีคุณสมบัติทางความร้อนและเครื่องจักรที่น่าทึ่งอื่น ๆ ที่ทำให้พวกเขาน่าสนใจสำหรับการพัฒนาวัสดุใหม่

คาร์บอนท่อนาโนทำอะไร?

อย่างที่เราได้เห็นแล้วท่อนาโนคาร์บอนมีคุณสมบัติที่ผิดปกติมาก ด้วยเหตุนี้ CNT จึงมีแอปพลิเคชันที่น่าสนใจและหลากหลายมากมาย

ในความเป็นจริง ณ ปี 2013 ตาม Wikipedia ผ่าน Science Direct การผลิตคาร์บอนนาโนบ์เกินหลายพันตันต่อปี ท่อนาโนเหล่านี้มีแอพพลิเคชั่นมากมายรวมถึงใช้ใน:

• โซลูชั่นการจัดเก็บพลังงาน
• การสร้างแบบจำลองอุปกรณ์
• โครงสร้างคอมโพสิต
• ชิ้นส่วนยานยนต์รวมถึงอาจอยู่ในรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน
• เรือเรือ
• สินค้ากีฬา
• ตัวกรองน้ำ
• อิเล็กทรอนิกส์ฟิล์มบาง
• การเคลือบ
• ตัวกระตุ้น
• การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า
• สิ่งทอ
• การใช้งานด้านชีวการแพทย์รวมถึงวิศวกรรมเนื้อเยื่อของกระดูกและกล้ามเนื้อการส่งสารเคมีไบโอเซนเซอร์และอื่น ๆ

คืออะไรท่อนาโนคาร์บอนที่มีกำแพงล้อมรอบ?

ดังที่เราได้เห็นแล้วท่อนาโนคาร์บอนแบบหลายวอลล์เป็นท่อนาโนเหล่านั้นที่ทำจากท่อนาโนที่เชื่อมโยงกันหลายครั้ง พวกเขามีแนวโน้มที่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่สามารถเข้าถึงได้เกิน 100 นาโนเมตร

พวกเขาสามารถเข้าถึงความยาวเกินเซนติเมตรและมีแนวโน้มที่จะมีอัตราส่วนภาพที่แตกต่างกันระหว่าง 10 ถึง 10 ล้าน

ท่อนาโนหลายผนังสามารถมีผนังศูนย์กลางระหว่าง 6 และ 25 หรือมากกว่า

MWCNTs มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมซึ่งสามารถใช้ประโยชน์ได้ในแอพพลิเคชั่นเชิงพาณิชย์จำนวนมาก เหล่านี้รวมถึง:

• ไฟฟ้า: MWNTs เป็นตัวนำอย่างมากเมื่อรวมเข้ากับโครงสร้างคอมโพสิตอย่างเหมาะสม ควรสังเกตว่าผนังด้านนอกเพียงอย่างเดียวกำลังดำเนินการผนังด้านในไม่ได้เป็นเครื่องมือในการนำไฟฟ้า
• สัณฐานวิทยา: MWNTs มีอัตราส่วนสูงโดยทั่วไปมีความยาวมากกว่า 100 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางและในบางกรณีสูงกว่ามาก ประสิทธิภาพและแอปพลิเคชันของพวกเขาไม่เพียง แต่อยู่บนอัตราส่วนภาพ แต่ยังอยู่ในระดับของการพัวพันและความตรงของหลอดซึ่งในทางกลับกันเป็นหน้าที่ของทั้งระดับและมิติของข้อบกพร่องในหลอด
• ทางกายภาพ: ปราศจากข้อบกพร่องส่วนบุคคล MWNT มีความต้านทานแรงดึงที่ดีเยี่ยมและเมื่อรวมเข้ากับคอมโพสิตเช่นสารประกอบเทอร์โมพลาสติกหรือเทอร์โมเซตสามารถเพิ่มความแข็งแรงได้อย่างมีนัยสำคัญ