Hiilinanoputkien ominaisuudet
CNT: llä on yksinkertaisin kemiallinen koostumus ja atomien sidosmuoto, mutta niillä on rikas valikoima rakenteita ja niihin liittyviä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Koska sitä voidaan pitää rullattuina grafiittimuotoina sylintereiksi, sillä on väistämättä grafiitin erinomaiset luontaiset ominaisuudet, kuten korkea lämmönkestävyys, korroosionkestävyys, korkea lämpö iskunkestävyys, hyvän lämmönjohtavuuden ja sähkönjohtavuus, itsevoiteluominaisuus ja bioyhteensopivuus kattavien ominaisuuksien joukossa. CNT: ien koon, rakenteen ja topologisten tekijöiden yhdistelmä antaa kuitenkin CNT: t erittäin ainutlaatuisilla ja lupaavilla sovellusnäkymillä suorituskyvyssä.
(1) Mekaaniset ominaisuudet:
CNT: ien perusrakenne on samanlainen kuin grafeenin, joka koostuu luonnon voimakkaimmista kovalenttisista sidoksista, jotka on muodostettu C=C -sidoksilla SP2 -hybridisaation kautta. Sillä on erittäin korkea mekaaninen lujuus. CNT: ien aksiaalisen elastisen moduulin arvioidaan tällä hetkellä olevan lähellä grafeenilevyjä sekä teoreettisesti että kokeellisesti. Koska CNT: t ovat onttoja häkkien kaltaisia rakenteita, joilla on suljettu topologinen rakenne, niillä voi olla joustavuus tilavuuden muutosten avulla, siten kestämään yli 40%: n vetolujuudet. Siksi CNT: llä on erittäin korkea lujuus ja joustava moduuli. Yksiseinäisten hiilinanoputkien teoreettisesti mitattujen yksiseinäisten hiilinanoputkien moduuli voi saavuttaa 1,28 TPA: ta, ja sen elastinen moduuli on melkein sama kuin timantin, noin 5-kertainen teräs. Sen teoreettinen vetolujuus on 100 -kertainen teräs, kun taas sen tiheys on vain 1/6 terästä; Lisäksi sillä on erittäin korkea sitkeys ja joustavuus. Teoreettinen maksimaalinen venymä voi saavuttaa 20%, ja SWNT: t kestävät vääntömuodon ja taivutetaan pieniksi renkaiksi. Stressin poistamisen jälkeen he voivat palata kokonaan alkuperäiseen tilaansa.
Nuoren moniseinäisten hiilinanoputkien moduuli on 200-400 GPA, taivutusjännitys on 14 GPA ja vaihtamisenestojännitys on 100 GPA. Hiilinanoputkien lujuus on 200 kertaa korkeampi kuin muiden kuitujen ja pystyy kestämään miljoona ilmakehää murtumatta.
CNT: ien vahvuus ja sitkeys ovat paljon parempia kuin kaikki kuitumateriaalit.
(2) Sähköiset ominaisuudet:
CNT: ien hiiliatomit ovat SP 2- hybridisoituja, ja jokaisella hiiliatomilla on yksi parittomat elektronien sijainti.
P -kiertoradalla kohtisuorassa kerroksiin nähden CNT: llä on erinomainen sähkönjohtavuus. CNT: n energiakuiluun vaikuttaa kvantikokovaikutus kierteisestä rakenteesta tai halkaisijan vaihtelusta johtuen. Erilaisilla kierteisillä asteilla ja halkaisijoilla valenssikaistalta liikkuvien elektronien energiarako yksiseinäisissä hiilinanoputkissa voi vaihdella jatkuvasti melkein nollasta useisiin EV: iin, ts. CNT: llä voi olla metallisia, puolimetallisia tai puolijohdeominaisuuksia. Lisäksi elektronien säteittäistä liikettä CNT: ssä on rajoitettu, mikä osoittaa tyypillisiä kvanttikonsertin vaikutuksia, kun taas elektronien aksiaalista liikettä ei ole rajoitettu ollenkaan. CNT: n säteittäinen resistenssi on suurempi kuin aksiaaliresistenssi, ja tämä resistenssin anisotropia kasvaa lämpötilan laskun myötä.
(3) Lämpöominaisuudet:
CNT: llä on erinomainen lämmönjohtavuussuorituskyky. Äärimmäisen suuren kuvasuhteensa vuoksi niiden lämmönvaihtosuorituskyky pituussuunnassa on erittäin korkea, kun taas niiden lämmönvaihdon suorituskyky pystysuunnassa on suhteellisen alhainen. Sovelluksen avulla CNT: tä voidaan käyttää korkean anisotrooppisen lämmönjohtavuusmateriaalien valmistukseen. Mitä suurempi hiilen grafiitioaste on, sitä suurempi sen lämmönjohtavuus. Lisäksi CNT: llä on korkea lämmönjohtavuus. Niin kauan kuin pieni määrä hiilinanoputkia on seostettu komposiittimateriaalissa, komposiittimateriaalin lämmönjohtavuus paranee todennäköisesti merkittävästi.
(4) Lämpöominaisuudet:
Suuren spesifisen pinta -alan, korkean pintaenergian ja pinnan sitoutumisen energian vuoksi hiilinanoputkilla on suuri kemiallinen reaktiivisuus ja erinomainen elektroninen johtavuus. Heillä on erilaisia ominaisuuksia, kuten adsorptio- ja desorptioominaisuudet reagenssien ja tuotteiden suhteen, samoin kuin erityinen onkalon stereoskooppinen selektiivisyys. Hiilinanoputket voivat adsorboida minkä tahansa sopivan koon molekyylit sisärahalaitoksille. Hyödyntämällä aktiivisia paikkoja avoimessa yläosassa hiukkasten adsorbentteina, ne voivat adsorboida joitain erittäin aktiivisia hiukkasia ja muodostaa erinomaisia molekyylitason katalyytit. Lisäksi hiilinanoputkia voidaan käyttää myös nano-templaattina kemiallisessa synteesissä, rajoittamalla kemiallisia reaktioita yhden ulottuvuuden tilaan, mikä on tehokkain keino nanomittakaavan kompleksien muodostamiseksi, nanoelementtien rakentamiseksi ja yksiulotteisten nanovirtojen valmistelemiseksi.
(5) Bioyhteensopivuus:
CNTS -rakenne on stabiili eikä se hajota helposti, ja sillä on hydrofobinen pinta. Biolääketieteellisissä materiaaleissa käytettäessä niiden biologinen yhteensopivuus on otettava huomioon. Tutkimuksissa on havaittu, että modifioimalla biologisilla molekyyleillä niiden biologinen yhteensopivuus voidaan parantaa merkittävästi. Lisäksi CNT: n ja monien lääkimolekyylien välillä on voimakas π-π-vuorovaikutus. Siksi niiden odotetaan käytettävän lääkkeen kantajia, biosensoreita ja biologisia katalyyttejä, ja heillä on merkittävä rooli biolääketieteellisellä kentällä.
(6) Katalyyttinen suorituskyky:
Hiilimateriaalit ovat luonnostaan erinomaisia katalyyttisiä materiaaleja, ja niitä käytetään laajasti kemiallisessa tuotannossa. CNT: llä on myös ainutlaatuinen ontelorakenne ja erinomainen adsorptiokyky, ja ne ovat myös erinomaisia katalysaattorikuljettajia. Siksi CNT: t osoittavat myös lupaavia hakemusnäkymiä katalyysissä.
Tämä on yksityiskohtainen johdanto hiilinanoputkien ominaisuuksista. Toivomme, että yllä olevat tiedot voivat olla hyödyllisiä sinulle. Yrityksemme verkkosivustolla on myös monia muita tuotteita. Voit käydä verkkosivustolla saadaksesi syvemmän ymmärryksen.