Izvanredna svojstva ugljičnih nanocjevčica
Razlog zašto su ugljikove nanocjevčice privukle toliko pažnje je taj što posjeduju niz zadivljujućih fizičkih i kemijskih svojstava:
Izuzetno visoka mehanička čvrstoća:Teorijska vlačna čvrstoća može doseći 100 puta veću od čelika, dok je gustoća samo 1/6 od čelika .
Izvrsna električna vodljivost:Električna svojstva određenih ugljikovih nanocjevčica superiorna su od onih u bakru i mogu podnijeti izuzetno velike gustoće struje .
Izvrsna toplinska vodljivost:Aksijalna toplinska vodljivost daleko je superiorna u odnosu na većinu metala, što ga čini prikladnim za upotrebu kao učinkovit materijal za raspršivanje topline .
Izuzetno velika površina:Površina jedne ugljikove nanocjevčice može prelaziti 1000 četvornih metara, što je čini idealnom adsorpcijom i katalitičkim nosačem .
Metode za pripremu ugljičnih nanocjevčica
Trenutno glavne metode za industrijsku proizvodnju ugljikovih nanocjevčica uključuju:
Način pražnjenja luka:Korištenjem visokonaponskog električnog luka za isparavanje grafita, pogodan je za pripremu visokokvalitetnih višeslojnih ugljikovih nanocjevčica, ali izlaz je relativno nizak .
Kemijsko taloženje pare (CVD):Ova metoda uključuje razgradnju plinova koji sadrže ugljik na površini katalizatora za rast ugljičnih nanocjevčica . Trenutno je najčešće korištena metoda industrijske proizvodnje .
Metoda laserske ablacije: Korištenjem visokoenergetskog lasera za bombardiranje cilja grafita, može se proizvesti jednoslojni ugljikov nanocjevčice visoke čistoće, ali trošak je relativno visok .
Primjene ugljičnih nanocjevčica
1. kompozitni materijali visoke performanse
U poljima kao što su zrakoplovna i automobilska proizvodnja, ugljikove nanocjevčice koriste se kao materijali za jačanje, značajno poboljšavajući čvrstoću, žilavost i lagana svojstva kompozitnih materijala ., na primjer, polimerni materijali s malom količinom ugljikovih nanotuba mogu imati poboljšana mehaničkim svojstvima nekoliko puta {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{“
2. Elektronika i poluvodički uređaji
Ugljične nanocjevčice mogu se koristiti za proizvodnju tranzistora visokih performansi, fleksibilnih zaslona i senzora . Zbog poluvodičkih svojstava nekih ugljičnih nanocjevčica, očekuje se da će postati osnovni materijal za sljedeću generaciju čipsa, probijajući se kroz fizičke granice semikon {} {3} {3}
3. skladištenje energije i pretvorba
U litij-ionskim baterijama, ugljikove nanocjevčice, kao provodljivi aditivi, mogu poboljšati vodljivost i vijek trajanja ciklusa elektroda . Štoviše, oni također pokazuju veliki potencijal u superkapacitorima, gorivnim ćelijama .
4. biomedicinske aplikacije
Ugljikove nanocjevčice mogu se koristiti za ciljano isporuku lijekova, biološko snimanje i popravak živaca ., na primjer, funkcionalizirane nanocjevčice ugljika mogu prevoziti lijekove protiv raka izravno na mjesto tumora, povećavajući učinkovitost liječenja, istovremeno smanjujući nuspojave .
Trendovi tržišta i razvojni trendovi
Globalno tržište ugljikovih nanocjevčica doživljava brzi rast, pri čemu je projicirana veličina tržišta veća od 50 milijardi američkih dolara za 2030. trenutno, vodljivi agensi za litijske baterije najveće su područje primjene, a u budućnosti će potražnja u poluvodičima, zrakoplovstva i biomedicinskog polja dodatno eksprant.
Izazovi i budući izgledi
Iako ugljikove nanotube imaju obećavajuću budućnost, oni se i dalje suočavaju s nekim izazovima, poput kontrole troškova za proizvodnju velikih razmjera, pitanja disperzije i dugoročne sigurnosne procjene . u budućnosti, s napretkom tehnologija pripreme, očekuje se da će se nanototubi ugljika komercijalno primjenjivati i više poticanja i možda narednih tehnoloških revolucija.