Nanotubes de carbonesont des choses incroyables.Ils peuvent être plus résistants que l'acier tout en étant plus fins qu'un cheveu humain.

Ils sont également très stables, légers et possèdent des propriétés électriques, thermiques et mécaniques incroyables.Pour cette raison, ils détiennent le potentiel pour le développement de nombreux futurs matériaux intéressants.

Ils peuvent également détenir la clé de la construction des matériaux et des structures du futur, tels que les ascenseurs spatiaux.

Ici, nous explorons ce qu'ils sont, comment ils sont fabriqués et quelles applications ils ont tendance à avoir.Ceci n'est pas censé être un guide exhaustif et est uniquement destiné à être utilisé comme un aperçu rapide.

Quels sontnanotubes de carboneet leurs propriétés ?

Les nanotubes de carbone (NTC en abrégé), comme leur nom l'indique, sont de minuscules structures cylindriques fabriquées à partir de carbone.Mais pas n'importe quel carbone, les CNT sont constitués de feuilles enroulées d'une seule couche de molécules de carbone appelées graphène.

Ils ont tendance à se présenter sous deux formes principales :

1. Nanotubes de carbone à paroi unique(SWCNT) - Ceux-ci ont tendance à avoir un diamètre inférieur à 1 nm.

2. Nanotubes de carbone multiparois(MWCNT) - Ceux-ci sont constitués de plusieurs nanotubes interconnectés concentriquement et ont tendance à avoir des diamètres pouvant atteindre plus de 100 nm.

Dans les deux cas, les NTC peuvent avoir des longueurs variables entre plusieurs micromètres et centimètres.

Comme les tubes sont exclusivement construits à partir de graphène, ils partagent bon nombre de ses propriétés intéressantes.Les NTC, par exemple, sont liés par des liaisons sp2 - celles-ci sont extrêmement fortes au niveau moléculaire.

Les nanotubes de carbone ont également tendance à s'enchaîner via les forces de van der Waals.Cela leur confère une grande résistance et un faible poids.Ils ont également tendance à être des matériaux hautement conducteurs d'électricité et thermiquement.

"Les parois CNT individuelles peuvent être métalliques ou semi-conductrices en fonction de l'orientation du réseau par rapport à l'axe du tube, appelée chiralité."

Les nanotubes de carbone ont également d'autres propriétés thermiques et mécaniques étonnantes qui les rendent attrayants pour le développement de nouveaux matériaux.

A quoi servent les nanotubes de carbone ?

Comme nous l'avons déjà vu, les nanotubes de carbone ont des propriétés très inhabituelles.De ce fait, les NTC ont de nombreuses applications intéressantes et variées.

En effet, dès 2013, selon Wikipédia via Science Direct, la production de nanotubes de carbone dépassait plusieurs milliers de tonnes par an.Ces nanotubes ont de nombreuses applications, notamment dans :

• Solutions de stockage d'énergie
• Modélisation de l'appareil
• Structures composites
• Pièces automobiles, y compris potentiellement dans les voitures à pile à combustible à hydrogène
• Coques de bateaux
• Articles de sport
• Filtres à eau
• Électronique à couches minces
• Revêtements
• Actionneurs
• Blindage électromagnétique
• Textiles
• Applications biomédicales, y compris l'ingénierie tissulaire des os et des muscles, l'administration de produits chimiques, les biocapteurs, etc.

Quels sontnanotubes de carbone à parois multiples?

Comme nous l'avons déjà vu, les nanotubes de carbone multiparois sont ces nanotubes constitués de plusieurs nanotubes liés concentriquement.Ils ont tendance à avoir des diamètres pouvant atteindre plus de 100 nm.

Ils peuvent atteindre plus de centimètres de longueur et ont tendance à avoir des rapports d'aspect qui varient entre 10 et 10 millions.

Les nanotubes à parois multiples peuvent contenir entre 6 et 25 parois concentriques ou plus.

Les MWCNT ont d'excellentes propriétés qui peuvent être exploitées dans un grand nombre d'applications commerciales.Ceux-ci inclus :

• Électrique : les MWNT sont hautement conducteurs lorsqu'ils sont correctement intégrés dans une structure composite.Il convient de noter que seule la paroi extérieure est conductrice, les parois intérieures n'étant pas déterminantes pour la conductivité.
• Morphologie : les MWNT ont un rapport d'aspect élevé, avec des longueurs généralement supérieures à 100 fois le diamètre, et dans certains cas beaucoup plus élevées.Leurs performances et leur application sont basées non seulement sur le rapport d'aspect, mais également sur le degré d'enchevêtrement et la rectitude des tubes, qui à son tour est fonction à la fois du degré et de la dimension des défauts dans les tubes.
• Physique : Sans défaut, individuels, les MWNT ont une excellente résistance à la traction et lorsqu'ils sont intégrés dans un composite, tel qu'un thermoplastique ou des composés thermodurcissables, peuvent augmenter considérablement sa résistance.