Là vật liệu nano một chiều tiêu biểu nhất,ống nano cacbon đơn vách（SWCNTs） có nhiều tính chất vật lý và hóa học tuyệt vời.Với nghiên cứu chuyên sâu liên tục về cơ bản và ứng dụng của ống nano carbon đơn vách, họ đã cho thấy triển vọng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm thiết bị điện tử nano, chất tăng cường vật liệu composite, phương tiện lưu trữ năng lượng, chất xúc tác và chất mang xúc tác, cảm biến, lĩnh vực bộ phát, màng dẫn điện, vật liệu nano sinh học, v.v., một số trong đó đã đạt được các ứng dụng công nghiệp.

Tính chất cơ học của ống nano cacbon đơn vách

Các nguyên tử cacbon của ống nano cacbon đơn vách được kết hợp với liên kết cộng hóa trị CC rất mạnh.Người ta suy đoán từ cấu trúc rằng chúng có độ bền dọc trục, hãm và mô đun đàn hồi cao.Các nhà nghiên cứu đã đo tần số rung động của đầu tự do của CNTs và phát hiện ra rằng mô đun ống nano carbon của Young có thể đạt tới 1Tpa, gần bằng mô đun của kim cương Young, gấp khoảng 5 lần so với thép.SWCNTs có độ bền dọc trục cực cao, gấp khoảng 100 lần so với thép;biến dạng đàn hồi của ống nano carbon đơn vách là 5%, lên đến 12%, gấp khoảng 60 lần so với thép.CNT có độ dẻo dai và khả năng uốn cong tuyệt vời.

Các ống nano carbon đơn vách là vật liệu gia cố tuyệt vời cho vật liệu composite, có thể truyền các tính chất cơ học tuyệt vời của chúng cho vật liệu composite, để vật liệu composite thể hiện độ bền, độ dẻo dai, độ đàn hồi và khả năng chống mỏi mà chúng không có ban đầu.Về đầu dò nano, ống nano carbon có thể được sử dụng để chế tạo đầu dò quét với độ phân giải cao hơn và độ sâu phát hiện lớn hơn.

Tính chất điện của ống nano cacbon đơn vách

Cấu trúc hình ống xoắn ốc của các ống nano carbon đơn vách xác định các đặc tính điện độc đáo và tuyệt vời của nó.Các nghiên cứu lý thuyết đã chỉ ra rằng do sự vận chuyển đạn đạo của các electron trong ống nano carbon, khả năng mang dòng điện của chúng cao tới 109A/cm2, cao hơn 1000 lần so với đồng có độ dẫn điện tốt.Đường kính của ống nano carbon đơn vách là khoảng 2nm và chuyển động của các electron trong đó có hành vi lượng tử.Bị ảnh hưởng bởi vật lý lượng tử, khi đường kính và chế độ xoắn ốc của SWCNT thay đổi, khoảng cách năng lượng của dải hóa trị và dải dẫn có thể thay đổi từ gần 0 đến 1eV, độ dẫn của nó có thể là kim loại và bán dẫn, vì vậy độ dẫn của ống nano carbon có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi góc chirality và đường kính.Cho đến nay, không có chất nào khác được tìm thấy giống như các ống nano carbon đơn vách có thể điều chỉnh khoảng cách năng lượng tương tự bằng cách thay đổi cách sắp xếp các nguyên tử một cách đơn giản.

Các ống nano carbon, giống như than chì và kim cương, là chất dẫn nhiệt tuyệt vời.Giống như tính dẫn điện của chúng, ống nano cacbon cũng có tính dẫn nhiệt dọc trục tuyệt vời và là vật liệu dẫn nhiệt lý tưởng.Các tính toán lý thuyết cho thấy rằng hệ thống dẫn nhiệt của ống nano carbon（CNT） có đường phonon tự do trung bình lớn, phonon có thể được truyền trơn tru dọc theo đường ống và độ dẫn nhiệt dọc trục của nó là khoảng 6600W/m•K trở lên, tương tự như độ dẫn nhiệt của graphene một lớp.Các nhà nghiên cứu đã đo được rằng độ dẫn nhiệt ở nhiệt độ phòng của ống nano cacbon đơn vách（SWCNT） là gần 3500W/m•K, lớn hơn nhiều so với kim cương và than chì (~2000W/m•K).Mặc dù hiệu suất trao đổi nhiệt của ống nano carbon theo hướng dọc trục rất cao, nhưng hiệu suất trao đổi nhiệt của chúng theo hướng dọc tương đối thấp và ống nano carbon bị giới hạn bởi các đặc tính hình học của chính chúng và tốc độ giãn nở của chúng gần như bằng không, thậm chí nhiều các ống nano cacbon bó thành một bó, nhiệt sẽ không được truyền từ ống nano cacbon này sang ống nano cacbon khác.

Khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời của ống nano carbon đơn vách (SWCNTs) được coi là vật liệu tuyệt vời cho bề mặt tiếp xúc của bộ tản nhiệt thế hệ tiếp theo, có thể biến chúng thành tác nhân dẫn nhiệt cho bộ tản nhiệt chip CPU máy tính trong tương lai.Bộ tản nhiệt CPU ống nano carbon, có bề mặt tiếp xúc với CPU hoàn toàn bằng ống nano carbon, có khả năng dẫn nhiệt gấp 5 lần so với vật liệu đồng thường được sử dụng.Đồng thời, các ống nano carbon đơn vách có triển vọng ứng dụng tốt trong vật liệu composite dẫn nhiệt cao và có thể được sử dụng trong các bộ phận nhiệt độ cao khác nhau như động cơ và tên lửa.

Tính chất quang học của ống nano cacbon đơn vách

Cấu trúc độc đáo của các ống nano carbon đơn vách đã tạo ra tính chất quang học độc đáo của nó.Quang phổ Raman, quang phổ huỳnh quang và quang phổ tử ngoại-nhìn thấy-gần hồng ngoại đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu tính chất quang học của nó.Quang phổ Raman là công cụ phát hiện được sử dụng phổ biến nhất cho các ống nano cacbon đơn vách.Chế độ rung đặc trưng của chế độ rung thở vòng ống nano carbon đơn vách (RBM) xuất hiện ở khoảng 200nm.RBM có thể được sử dụng để xác định vi cấu trúc của ống nano cacbon và xác định xem mẫu có chứa ống nano cacbon đơn vách hay không.

Tính chất từ ​​của ống nano cacbon đơn vách

Các ống nano carbon có các đặc tính từ độc đáo, đó là dị hướng và nghịch từ, và có thể được sử dụng làm vật liệu sắt từ mềm.Một số ống nano cacbon đơn vách có cấu trúc cụ thể cũng có tính siêu dẫn và có thể được sử dụng làm dây siêu dẫn.

Hiệu suất lưu trữ khí của ống nano carbon đơn tường

Cấu trúc hình ống một chiều và tỷ lệ chiều dài trên đường kính lớn của các ống nano carbon đơn vách làm cho khoang ống rỗng có hiệu ứng mao dẫn mạnh, do đó nó có các đặc tính hấp phụ, lưu trữ khí và thấm độc đáo.Theo các báo cáo nghiên cứu hiện có, ống nano carbon đơn vách là vật liệu hấp phụ có khả năng lưu trữ hydro lớn nhất, vượt xa các vật liệu lưu trữ hydro truyền thống khác và sẽ giúp thúc đẩy sự phát triển của pin nhiên liệu hydro.

Hoạt tính xúc tác của ống nano cacbon đơn vách

Các ống nano carbon đơn vách có độ dẫn điện tử tuyệt vời, độ ổn định hóa học cao và diện tích bề mặt riêng lớn (SSA).Chúng có thể được sử dụng làm chất xúc tác hoặc chất mang xúc tác và có hoạt tính xúc tác cao hơn.Bất kể trong xúc tác dị thể truyền thống, hay trong xúc tác điện và quang xúc tác, các ống nano carbon đơn vách đều cho thấy tiềm năng ứng dụng to lớn.

Quảng Châu Hongwu cung cấp các ống nano carbon đơn vách chất lượng cao và ổn định với các loại chiều dài, độ tinh khiết (91-99%), được chức năng hóa khác nhau.Ngoài ra sự phân tán có thể được tùy chỉnh.