Vynikající vlastnosti uhlíkových nanotrubic
Důvod, proč uhlíkové nanotrubice přitahovaly tolik pozornosti, je to, že mají řadu úžasných fyzikálních a chemických vlastností:
Extrémně vysoká mechanická pevnost:Teoretická pevnost v tahu může dosáhnout 100krát vyšší než oceli, zatímco hustota je pouze 1/6 oceli .
Vynikající elektrická vodivost:Elektrické vlastnosti určitých uhlíkových nanotrubic jsou lepší než vlastnosti mědi a dokážou zvládnout extrémně vysoké hustoty proudu .
Vynikající tepelná vodivost:Axiální tepelná vodivost je mnohem lepší než u většiny kovů, takže je vhodná pro použití jako účinný materiál rozptylu tepla .
Extrémně velká plocha povrchu:Povrchová plocha jedné uhlíkové nanotrubice může překročit 1000 metrů čtverečních, což z ní činí ideální adsorpci a katalytický nosič .
Metody přípravy uhlíkových nanotrubic
V současné době patří hlavní metody průmyslové výroby uhlíkových nanotrubic:
Metoda vypouštění oblouku:Použitím vysoce napěťového elektrického oblouku pro odpařování grafitu je vhodný pro přípravu vysoce kvalitních více nástěnných uhlíkových nanotrubic, ale výstup je relativně nízký .
Chemická depozice par (CVD):Tato metoda zahrnuje rozklad plynů obsahujících uhlík na povrchu katalyzátoru pro růst uhlíkových nanotrubic . v současné době je to nejpoužívanější metoda průmyslové produkce .
Metoda ablace laseru: pomocí vysoce energetického laseru k bombardování grafitového cíle lze vyrobit jedno stěny uhlíkových nanotrubic s vysokou čistotou, ale náklady jsou relativně vysoké .
Aplikace uhlíkových nanotrubic
1. Vysoce výkonné kompozitní materiály
V polích, jako je výroba leteckého a automobilového průmyslu, se uhlíkové nanotrubice používají jako výztužné materiály, což výrazně zvyšuje sílu, houževnatost a lehké vlastnosti kompozitních materiálů . Například polymerní materiály s malým množstvím uhlíkových nanotrubic mohou mít několikkrát .}.
2. Elektronika a polovodičová zařízení
Nanotrubice uhlíku lze použít k výrobě vysoce výkonných tranzistorů, flexibilních displejů a senzorů . Vzhledem k vlastnostem polovodičů některých uhlíkových nanotrubic se očekává, že se stanou materiálem pro příští generaci žetonů a prorazí se skrz fyzikální limity polovodičů křemíku .}
3. Skladování a konverze energie
V lithium-iontových bateriích mohou uhlíkové nanotrubice jako vodivé přísady zvýšit vodivost a životnost cyklu elektrod . Kromě toho také prokazují velký potenciál u superkondenzátorů, palivových článků a solárních článků .}
4. biomedicínské aplikace
Uhlíkové nanotrubice mohou být použity pro cílené dodávání léčiva, biologické zobrazování a opravu nervu . Například funkcionalizované uhlíkové nanotrubice mohou nést protirakovinové léky přímo do místa nádoru, což zvyšuje účinnost léčby a zároveň snižuje vedlejší účinky .
Trendy na trh a vývojové trendy
Globální trh s uhlíkovými nanotrubicemi zažívá rychlý růst, přičemž předpokládaná velikost trhu přesahuje 50 miliard amerických dolarů 2030. V současné době jsou vodivé agenti pro lithium největší oblastí a v budoucnu bude poptávka v polovodičích, leteckém prostoru a biomedicínské polích dále rozšiřuje .
Výzvy a budoucí vyhlídky
Přestože nanotrubice uhlíku mají slibnou budoucnost, stále čelí některým výzvám, jako je kontrola nákladů na rozsáhlou výrobu, problémy s rozptylem a dlouhodobé hodnocení bezpečnosti . v budoucnu, s postupem přípravovacích technologií, uhlíkové nanotrubice se očekávají komerčně v oboru a mohou dokonce řídit další technologickou revoluci .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}.