Proč jsou uhlíkové nanotrubice nazývány králem nových materiálů?

1. Pevnost je 100krát větší než u oceli, hustota pouze 1/6 - Mechanický král

Uhlíkové nanotrubice jsou jedním z nejlepších mechanických materiálů, jaké kdy lidstvo objevilo. Pevnost v tahu je 100krát větší než u oceli, zatímco hmotnost je pouze 1/6 větší než u oceli - skutečně „lehká, ale pevná“.

Uhlíkové nanotrubice jsou nazývány „králem nových materiálů“ a jejich mechanické vlastnosti jsou nejpůsobivějším „trumfem“.

Podle teoretických výpočtů je pevnost uhlíkových nanotrubic 100krát větší než pevnost oceli, Youngův modul je téměř 6krát větší než pevnost oceli a hustota je pouze 1/6 oproti oceli. Srovnání citované v kompilovaných materiálech Čínské akademie věd je ještě intuitivnější: ve srovnání s vysokopevnostní ocelí ASTM A228-je pevnost uhlíkových nanotrubic 270krát větší a elasticita je asi 5krát větší.

Ještě pozoruhodnější je, že uhlíkové nanotrubice jsou „tvrdé, ale ne křehké“. Když jsou uhlíkové nanotrubice vystaveny enormnímu vnějšímu tlaku, mohou se ohýbat, kroutit nebo dokonce kroutit, ale nezlomí se. Po uvolnění vnější síly se vrátí do původního tvaru. Tato kombinace „pevný + houževnatý“ je u technických materiálů extrémně vzácná.

To je také důvod, proč vědci předpokládají, že pomocí uhlíkových nanotrubic postaví „vesmírný výtah“ -. Je to jediný v současnosti známý materiál, který by mohl potenciálně překlenout vzdálenost 380 000 kilometrů, aniž by se zlomil vlastní vahou.

2. Vodivost na druhém místě po supravodičech - Electrical King

Elektrická vodivost uhlíkových nanotrubic je teoreticky na druhém místě po supravodičech. Jejich současná-nosnost je 1000krát větší než u mědi a jsou jediným materiálem, který může sloužit jako kov i jako polovodič.

„Královská aura“ uhlíkových nanotrubiček spočívá nejen v „odolání“, ale také v „rychlém přenosu“.

V uhlíkových nanotrubičkách jsou atomy uhlíku uspořádány do pravidelné šestiúhelníkové voštinové struktury. Pod touto strukturou je významný konjugační efekt, který umožňuje elektronům uvolnit se z atomů uhlíku jednotlivých atomů uhlíku a volně se pohybovat ve větším rozsahu. Teoreticky je elektrická vodivost uhlíkových nanotrubic na druhém místě po supravodičech.

Řečeno daty: současná-nosná kapacita uhlíkových nanotrubiček je 1000krát větší než kapacita měděného drátu.

Ještě důležitější je, že uhlíkové nanotrubice mohou být v závislosti na „úhlu odvalování“ (chiralitě) buď kovové, nebo polovodivé - a dokonce i různé části stejné trubice mohou vykazovat různou vodivost. Mohou sloužit jako vodiče i jako čipy, takže jejich aplikační potenciál v oblasti elektroniky nemá obdoby.

Výzkum ukazuje, že procesory s uhlíkovými nanotrubicemi běží 2krát rychleji než křemíkové procesory, přičemž spotřebují pouze 1/3 energie. Jakmile uhlíkové nanotrubice plně nahradí křemík, „Silicon Valley“ možná opravdu bude muset změnit svůj název.

3. Tepelná vodivost je 3-6krát vyšší než u diamantu – Thermal King

Uhlíkové nanotrubice jsou jedním z nejlepších dosud známých tepelně vodivých materiálů s teoretickou tepelnou vodivostí přibližně 3-6krát vyšší než diamant.

Tepelná vodivost je klíčovým ukazatelem pro určení, zda lze materiál použít ve vysoce{0}}elektronických zařízeních a tepelném managementu kosmických lodí.

Diamant byl dlouho považován za nejlepší přírodní tepelný vodič, ale uhlíkové nanotrubice tento rekord trhají. Teoreticky je tepelná vodivost uhlíkových nanotrubic asi 3-6krát vyšší než u diamantu. Jednostěnná uhlíková nanotrubice může při pokojové teplotě dosáhnout tepelné vodivosti až 3500 W·m⁻¹·K⁻¹, čímž překonává diamant.

Uhlíkové nanotrubice mohou rychle vést teplo po své délce. Tato charakteristika „směrového vedení tepla“ z nich dělá ideální materiály pro odvod tepla čipů a tepelnou ochranu kosmických lodí.

4. Odolný vůči kyselinám a zásadám, odolný vůči oxidaci, dokáže absorbovat vlny - Chemický a funkční král

Uhlíkové nanotrubice mají vynikající chemickou stabilitu, odolávají kyselinám a zásadám a oxidaci. Dokážou také účinně absorbovat mikrovlny, vyznačují se skrytými materiály, elektromagnetickým stíněním a dalšími poli.

„Královská aura“ uhlíkových nanotrubic se neomezuje pouze na mechaniku, elektřinu a teplo -, jsou také velmi „odolné“.

Uhlíkové nanotrubice jsou chemicky stabilní, odolné vůči kyselinám a zásadám. Přidání uhlíkových nanotrubiček do polymerních kompozitů může zlepšit odolnost vůči kyselinám a oxidaci samotných materiálů, díky čemuž jsou vhodné pro náročná prostředí, jako je letectví, letectví, národní obrana a vojenské aplikace.

K dispozici je také jedinečná funkce „trumfové karty“ - pohlcování vln. Díky své speciální struktuře a dielektrickým vlastnostem vykazují uhlíkové nanotrubice silný širokopásmový mikrovlnný absorpční výkon, který lze použít v materiálech stealth, elektromagnetických stínících materiálech a materiálech absorbujících bezodrazovou komoru. To znamená, že budoucí stealth stíhačky a elektromagnetická ochranná zařízení mohou spoléhat na tento materiál „černého zlata“.

5. Již pokrývající letectví → Automobilový průmysl → Sportovní zboží - Aplikace King

Aplikace uhlíkových nanotrubic se již přesunuly od „sci-fi“ k realitě, pokrývají biliony-trhů juanů, jako je letecký průmysl, automobilový průmysl, energetika a sportovní zboží, a posouvají se k průmyslovému měřítku za sto-miliard-yuanů.

„Král nových materiálů“ „nevládne“ jen v laboratoři. Oblast použití uhlíkových nanotrubic se rychle rozšiřuje.

Letectví:Kompozity uhlíkové nanotrubice/hliníková matrice již byly použity v mezistupňových úsecích rakety Dlouhý pochod 12, čímž bylo dosaženo lehké a vysoké pevnosti - skutečně materiálu, který „byl ve vesmíru“.

Automobilový průmysl:Polymerní kompozity vyztužené uhlíkovými nanotrubičkami- se používají ve výfukových systémech a součástech karoserie. Snížení hmotnosti vozidla o 25 % by mohlo snížit spotřebu ropy až o 250 milionů barelů ročně.

Sportovní zboží:Uhlíkové nanotrubice se dostaly do špičkového{0}}sportovního vybavení, jako jsou tenisové rakety, rámy jízdních kol a golfové hole, - lehčí, pevnější a odolnější.

Energie/lithiové baterie:Jako vodivá přísada byly uhlíkové nanotrubice široce používány v průmyslu lithiových baterií, přičemž poptávka roste s ročním tempem růstu 40,8 %.

Od raket po rakety, od baterií po stealth stíhačky, uhlíkové nanotrubice se mění z „laboratorního zázraku“ na „průmyslový vitamín“.

Nový materiál Shandong Tanfeng: Průmyslový propagátor čínského „krále nových materiálů“

Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. propaguje lokalizaci uhlíkových nanotrubic s měsíční produkcí 200 tun, které pokrývají celou řadu jednostěnných/více stěnových{4}} trubek a jsou strategicky umístěny v sedmi hlavních směrech, včetně nových energetických vozidel, letectví a železniční dopravy.

Uhlíkovým nanotrubičkám se říká „král nových materiálů“, ale „král“ také potřebuje někoho, kdo ho „pozvá“ z laboratoře k výrobní lince.

Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. je přesně takovým podnikem. Společnost je držitelem více než deseti aktivních patentů týkajících se uhlíkových nanotrubic a křemíkových-uhlíkových anod. Její produkty pokrývají celou řadu jednostěnných uhlíkových nanotrubic, více-stěnných uhlíkových nanotrubiček, vodivých past a materiálů křemíkových{7}}uhlíkových anod.

Výrobky řady TF-400 společnosti byly použity v modifikovaných vysoce-vodivých a-tepelně vodivých vyztužených materiálech s vynikající odolností vůči teplu a korozi. Tanfeng New Material pohání „krále nových materiálů“ na širší průmyslové bojiště se silou čínské výroby.

Shrnutí jedné-věty:Uhlíkové nanotrubice se nazývají „Král nových materiálů“ ne proto, že vynikají v jedné konkrétní vlastnosti, ale protože mají současně pět „trumfů“: nejsilnější, nejvodivější, nejlepší přenos tepla, nejstabilnější a nejširší použití.

Od objevu uhlíkových nanotrubic japonským vědcem Sumio Iijimou v roce 1991 přes jejich použití při snižování hmotnosti na raketě Long March 12 až po měsíční produkci 200 tun Shandong Tanfeng New Material podporující lokalizaci - uhlíkové nanotrubice sestupují z trůnu „King of Materials, rychleji“ a „vstupují do každého silnějšího průmyslového pole“. To je pravý důvod, proč si zaslouží titul „král“.