Выдающиеся свойства углеродных нанотрубок
Причина, по которой углеродные нанотрубки привлекли столько внимания, заключается в том, что они обладают ряд удивительных физических и химических свойств:
Чрезвычайно высокая механическая прочность:Теоретическая прочность на растяжение может достигать 100 раз больше, чем у стали, в то время как плотность составляет всего 1/6 от плотности стали .
Отличная электрическая проводимость:Электрические свойства некоторых углеродных нанотрубок превосходят медные, и они могут обрабатывать чрезвычайно высокие плотности тока .
Отличная теплопроводность:Осевая теплопроводность намного выше, чем у большинства металлов, что делает его подходящим для использования в качестве эффективного материала для рассеивания тепла .
Чрезвычайно большая площадь поверхности:Площадь поверхности одного углеродного нанотрубка может превышать 1000 квадратных метров, что делает ее идеальной адсорбцией и каталитической носителем .
Методы подготовки углеродных нанотрубок
В настоящее время основные методы промышленного производства углеродных нанотрубок включают:
Метод разряда дуги:Используя высоковольтный электрический дуг для испарения графита, он подходит для подготовки высококвальных многостенных углеродных нанотрубков, но выход относительно низкий .
Химическое осаждение пара (CVD):Этот метод включает в себя разложение углеродных газов на поверхности катализатора для выращивания углеродных нанотрубок ., в настоящее время он является наиболее широко используемым методом промышленного производства .
Метод лазерной абляции: с помощью высокоэнергетического лазера для бомбардировки графитовой цели может быть получена одностенные углеродные нанотрубки с высокой пучкой, но стоимость относительно высокая.
Применение углеродных нанотрубок
1. высокопроизводительные составные материалы
В таких областях, как аэрокосмическое и автомобильное производство, углеродные нанотрубки используются в качестве армирующих материалов, значительно повышая прочность, вязкость и легкие свойства композитных материалов ., полимерные материалы с небольшим количеством углеродных нанотрубок могут иметь свои механические свойства, улучшенные на несколько раз.}}}}}}}}}
2. Электроника и полупроводниковые устройства
Углеродные нанотрубки могут использоваться для изготовления высокопроизводительных транзисторов, гибких дисплеев и датчиков . из-за полупроводниковых свойств некоторых углеродных нанотрубок, ожидается, что они станут основным материалом для следующего поколения, прерывая физические ограничения на основе кремниза
3. хранение и преобразование энергии
В литий-ионных батареях углеродные нанотрубки, как проводящие добавки, могут повысить проводимость и срок службы цикла электродов . Кроме того, они также демонстрируют большой потенциал в суперконденсаторах, топливных элементах и солнечных элементах .
4. Биомедицинские приложения
Углеродные нанотрубки могут быть использованы для целевой доставки лекарств, биологической визуализации и восстановления нервов . Например, функционализированные углеродные нанотрубки могут нести противораковые препараты непосредственно на участок опухоли, повышая эффективность лечения, одновременно снижая побочные эффекты.}, повышая эффективность лечения, одновременно снижая побочные эффекты.}, повышая эффективность
Статус рынка и тенденции развития
Глобальный рынок углеродных нанотрубков переживает быстрый рост, поскольку прогнозируемый размер рынка превышает 50 миллиардов долларов США по 2030. в настоящее время, проводящие аккумуляторные агенты лития являются крупнейшей областью применения, и в будущем спрос в полупроводниках, аэроспорированных и биомедических полях будет расширять.}}.
Проблемы и будущие перспективы
Хотя углеродные нанотрубки имеют многообещающее будущее, они по-прежнему сталкиваются с некоторыми проблемами, такими как контроль затрат на крупномасштабное производство, проблемы дисперсии и долгосрочная оценка безопасности . в будущем, с продвижением технологий подготовки, углеродистые нанотрубки будут коммерчески применяться в большем количестве и могут стимулировать следующие технологические революбики {3