Uhlíkové nanotrubicejsou neuvěřitelné věci.Mohou být pevnější než ocel a přitom tenčí než lidský vlas.

Jsou také vysoce stabilní, lehké a mají neuvěřitelné elektrické, tepelné a mechanické vlastnosti.Z tohoto důvodu mají potenciál pro vývoj mnoha zajímavých materiálů budoucnosti.

Mohou mít také klíč k budování materiálů a konstrukcí budoucnosti, jako jsou vesmírné výtahy.

Zde prozkoumáme, co to je, jak se vyrábí a jaké aplikace mají tendenci mít.Toto nemá být vyčerpávajícím průvodcem a má sloužit pouze jako rychlý přehled.

Jaké jsouuhlíkové nanotrubicea jejich vlastnosti?

Uhlíkové nanotrubice (zkráceně CNT), jak název napovídá, jsou drobné válcovité struktury vyrobené z uhlíku.Ale ne ledajaký uhlík, CNT se skládají ze svinutých plátů jedné vrstvy uhlíkových molekul nazývaných grafen.

Mají tendenci přicházet ve dvou hlavních formách:

1. Jednostěnné uhlíkové nanotrubice(SWCNT) - Ty mívají průměr menší než 1 nm.

2. Vícestěnné uhlíkové nanotrubice(MWCNT) – Ty se skládají z několika soustředně propojených nanotrubiček a mívají průměry přesahující 100 nm.

V obou případech mohou mít CNT různé délky od několika mikrometrů do centimetrů.

Protože jsou trubice vyrobeny výhradně z grafenu, sdílejí mnoho z jeho zajímavých vlastností.CNT jsou například vázány vazbami sp2 – ty jsou extrémně silné na molekulární úrovni.

Uhlíkové nanotrubice mají také tendenci se spojovat pomocí van der Waalsových sil.To jim zajišťuje vysokou pevnost a nízkou hmotnost.Mají také tendenci být vysoce elektricky vodivými a tepelně vodivými materiály.

"Jednotlivé stěny CNT mohou být kovové nebo polovodivé v závislosti na orientaci mřížky vzhledem k ose trubice, což se nazývá chiralita."

Uhlíkové nanotrubice mají také další úžasné tepelné a mechanické vlastnosti, které je činí atraktivními pro vývoj nových materiálů.

Co dělají uhlíkové nanotrubice?

Jak jsme již viděli, uhlíkové nanotrubice mají některé velmi neobvyklé vlastnosti.Z tohoto důvodu mají CNT mnoho zajímavých a rozmanitých aplikací.

Ve skutečnosti od roku 2013 podle Wikipedie prostřednictvím Science Direct výroba uhlíkových nanotrubic přesáhla několik tisíc tun ročně.Tyto nanotrubice mají mnoho aplikací, včetně použití v:

• Řešení pro skladování energie
• Modelování zařízení
• Kompozitní struktury
• Automobilové díly, potenciálně i v automobilech s vodíkovými palivovými články
• Trupy lodí
• Sportovní zboží
• Vodní filtry
• Tenkovrstvá elektronika
• Nátěry
• Akční členy
• Elektromagnetické stínění
• Textilie
• Biomedicínské aplikace, včetně tkáňového inženýrství kostí a svalů, dodávání chemikálií, biosenzory a další

Jaké jsouvícestěnné uhlíkové nanotrubice?

Jak jsme již viděli, vícestěnné uhlíkové nanotrubice jsou nanotrubice vyrobené z několika soustředně propojených nanotrubiček.Mají tendenci mít průměry, které mohou dosáhnout více než 100 nm.

Mohou dosáhnout délky více než centimetrů a mívají poměr stran, který se pohybuje mezi 10 a 10 miliony.

Vícestěnné nanotrubice mohou obsahovat 6 až 25 nebo více soustředných stěn.

MWCNT mají některé vynikající vlastnosti, které lze využít ve velkém množství komerčních aplikací.Tyto zahrnují :

• Elektrické: MWNT jsou vysoce vodivé, pokud jsou správně integrovány do kompozitní struktury.Je třeba poznamenat, že vnější stěna samotná je vodivá, vnitřní stěny nejsou nástrojem vodivosti.
• Morfologie: MWNT mají vysoký poměr stran, s délkami obvykle více než 100krát větší než průměr a v určitých případech mnohem vyšší.Jejich výkon a použití jsou založeny nejen na poměru stran, ale také na stupni zapletení a přímosti trubek, což je zase funkcí jak stupně, tak rozměru defektů v trubkách.
• Fyzikální: Jednotlivé MWNT bez defektů mají vynikající pevnost v tahu a když jsou integrovány do kompozitu, jako je termoplast nebo termoset, mohou výrazně zvýšit jeho pevnost.