ในฐานะที่เป็นวัสดุนาโนหนึ่งมิติที่เป็นตัวแทนมากที่สุดท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว（SWCNTs） มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ยอดเยี่ยมมากมายด้วยการวิจัยเชิงลึกอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับพื้นฐานและการประยุกต์ใช้ท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว พวกเขาได้แสดงให้เห็นโอกาสในการใช้งานในวงกว้างในหลายสาขา รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นาโน สารเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุคอมโพสิต สื่อเก็บพลังงาน ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา เซ็นเซอร์ ภาคสนาม อิมิตเตอร์ ฟิล์มนำไฟฟ้า วัสดุไบโอนาโน ฯลฯ ซึ่งบางส่วนได้นำไปใช้ในอุตสาหกรรมแล้ว

คุณสมบัติทางกลของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว

อะตอมของคาร์บอนของท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวถูกรวมเข้าด้วยกันด้วยพันธะโควาเลนต์ CC ที่แข็งแรงมากมีการสันนิษฐานจากโครงสร้างว่ามีความแข็งแรงตามแนวแกนสูง มีเบรมสตราห์ปอด และโมดูลัสยืดหยุ่นนักวิจัยวัดความถี่การสั่นสะเทือนของปลาย CNTs ที่เป็นอิสระและพบว่าโมดูลัสของท่อนาโนคาร์บอนของ Young สามารถเข้าถึง 1Tpa ซึ่งเกือบจะเท่ากับโมดูลัสของเพชรของ Young ซึ่งเป็นประมาณ 5 เท่าของเหล็กSWCNT มีความแข็งแรงตามแนวแกนสูงมาก ประมาณ 100 เท่าของเหล็กกล้าความเครียดที่ยืดหยุ่นของท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียวคือ 5% สูงถึง 12% ซึ่งประมาณ 60 เท่าของเหล็กCNT มีความเหนียวและโค้งงอได้ดีเยี่ยม

ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวเป็นการเสริมแรงที่ดีเยี่ยมสำหรับวัสดุคอมโพสิต ซึ่งสามารถมอบคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมให้กับวัสดุคอมโพสิต เพื่อให้วัสดุคอมโพสิตแสดงความแข็งแรง ความเหนียว ความยืดหยุ่น และความต้านทานต่อความเมื่อยล้าที่เดิมไม่มีในแง่ของนาโนโพรบ สามารถใช้ท่อนาโนคาร์บอนเพื่อสร้างปลายโพรบสแกนที่มีความละเอียดสูงขึ้นและความลึกในการตรวจจับที่มากขึ้น

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว

โครงสร้างท่อเกลียวของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียวเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่โดดเด่นและยอดเยี่ยมการศึกษาทางทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าเนื่องจากการขนส่งแบบ ballistic ของอิเล็กตรอนในท่อนาโนคาร์บอน ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าของพวกมันสูงถึง 109A/cm2 ซึ่งสูงกว่าทองแดงที่มีค่าการนำไฟฟ้าดีถึง 1,000 เท่าเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวมีขนาดประมาณ 2 นาโนเมตร และการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในท่อนั้นมีพฤติกรรมเชิงควอนตัมผลกระทบจากฟิสิกส์ควอนตัม เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางและโหมดเกลียวของ SWCNT เปลี่ยนไป ช่องว่างพลังงานของแถบเวเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงจากเกือบศูนย์เป็น 1eV การนำไฟฟ้าของมันสามารถเป็นโลหะและสารกึ่งตัวนำได้ ดังนั้นการนำไฟฟ้าของท่อนาโนคาร์บอนจึงสามารถ สามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนมุมและเส้นผ่านศูนย์กลางของ chiralityจนถึงขณะนี้ ยังไม่พบสสารอื่นใดที่เหมือนกับท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียวที่สามารถปรับช่องว่างพลังงานในทำนองเดียวกันโดยเพียงแค่เปลี่ยนการจัดเรียงของอะตอม

ท่อนาโนคาร์บอน เช่น กราไฟต์และเพชร เป็นตัวนำความร้อนที่ดีเยี่ยมเช่นเดียวกับการนำไฟฟ้า ท่อนาโนคาร์บอนยังมีการนำความร้อนตามแนวแกนที่ดีเยี่ยมและเป็นวัสดุนำความร้อนในอุดมคติการคำนวณทางทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าระบบการนำความร้อนของท่อนาโนคาร์บอน (CNT) มีเส้นทางฟรีเฉลี่ยขนาดใหญ่ของโฟนัน โฟนันสามารถส่งไปตามท่อได้อย่างราบรื่น และค่าการนำความร้อนตามแนวแกนอยู่ที่ประมาณ 6600W/m•K หรือมากกว่า ซึ่งใกล้เคียงกับ การนำความร้อนของกราฟีนชั้นเดียวนักวิจัยตรวจวัดว่าค่าการนำความร้อนที่อุณหภูมิห้องของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว (SWCNT) มีค่าใกล้เคียงกับ 3500W/m•K ซึ่งมากกว่าของเพชรและกราไฟต์มาก (~2000W/m•K)แม้ว่าประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนของท่อนาโนคาร์บอนในแนวแกนจะสูงมาก แต่ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนในแนวตั้งนั้นค่อนข้างต่ำ และท่อนาโนคาร์บอนจะถูกจำกัดด้วยคุณสมบัติทางเรขาคณิตของมันเอง และอัตราการขยายตัวของพวกมันก็เกือบจะเป็นศูนย์ ดังนั้นแม้แต่หลายๆ ท่อนาโนคาร์บอนที่รวมเป็นมัด ความร้อนจะไม่ถูกถ่ายโอนจากท่อนาโนคาร์บอนอันหนึ่งไปยังอีกอันหนึ่ง

การนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว (SWCNTs) ถือเป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับพื้นผิวสัมผัสของหม้อน้ำรุ่นต่อไป ซึ่งจะทำให้พวกมันเป็นสารนำความร้อนสำหรับหม้อน้ำชิป CPU ของคอมพิวเตอร์ในอนาคตหม้อน้ำ CPU ท่อนาโนคาร์บอนที่มีพื้นผิวสัมผัสกับ CPU ทำจากท่อนาโนคาร์บอนทั้งหมด มีค่าการนำความร้อน 5 เท่าของวัสดุทองแดงที่ใช้กันทั่วไปในขณะเดียวกัน ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวมีแนวโน้มการใช้งานที่ดีในวัสดุคอมโพสิตที่มีค่าการนำความร้อนสูง และสามารถนำไปใช้ในส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงต่างๆ เช่น เครื่องยนต์และจรวด

คุณสมบัติทางแสงของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว

โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวได้สร้างคุณสมบัติทางแสงที่ไม่เหมือนใครรามานสเปกโทรสโกปี ฟลูออเรสเซนต์สเปกโทรสโกปี และอัลตราไวโอเลตที่มองเห็นได้ใกล้อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาคุณสมบัติทางแสงของมันรามานสเปกโทรสโกปีเป็นเครื่องมือตรวจจับที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียวโหมดการสั่นสะเทือนลักษณะเฉพาะของโหมดการสั่นสะเทือนการหายใจแบบวงแหวนท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว (RBM) ปรากฏที่ประมาณ 200 นาโนเมตรสามารถใช้ RBM เพื่อกำหนดโครงสร้างจุลภาคของท่อนาโนคาร์บอน และกำหนดว่าตัวอย่างมีท่อนาโนคาร์บอนผนังเดียวหรือไม่

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว

ท่อนาโนคาร์บอนมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นแอนไอโซโทรปิกและไดอะแมกเนติก และสามารถใช้เป็นวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกแบบอ่อนได้ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวบางอันที่มีโครงสร้างเฉพาะยังมีตัวนำยิ่งยวดและสามารถใช้เป็นตัวนำยิ่งยวดได้

ประสิทธิภาพการกักเก็บก๊าซของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว

โครงสร้างท่อแบบหนึ่งมิติและอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ของท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวทำให้โพรงท่อกลวงมีผลของเส้นเลือดฝอยที่แข็งแกร่ง ดังนั้นจึงมีลักษณะการดูดซับ การเก็บก๊าซ และการแทรกซึมที่ไม่เหมือนใครตามรายงานการวิจัยที่มีอยู่ ท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียวเป็นวัสดุดูดซับที่มีความจุกักเก็บไฮโดรเจนมากที่สุด ซึ่งเหนือกว่าวัสดุกักเก็บไฮโดรเจนแบบดั้งเดิมอื่นๆ และจะช่วยส่งเสริมการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว

ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวมีค่าการนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ยอดเยี่ยม มีความเสถียรทางเคมีสูง และพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ (SSA)พวกมันสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือพาหะของตัวเร่งปฏิกิริยา และมีกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาที่สูงกว่าไม่ว่าในการเร่งปฏิกิริยาต่างชนิดกันแบบดั้งเดิม หรือในการเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้าและโฟโตคะตะไลซิส ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการใช้งานที่ยอดเยี่ยม

กว่างโจว Hongwu จัดหาท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียวคุณภาพสูงและมีเสถียรภาพที่มีความยาว ความบริสุทธิ์ (91-99%) ประเภทการทำงานที่แตกต่างกันนอกจากนี้ยังสามารถปรับแต่งการกระจาย