Uhlíkové nanorúrkysú neuveriteľné veci.Môžu byť pevnejšie ako oceľ a zároveň tenšie ako ľudský vlas.

Sú tiež vysoko stabilné, ľahké a majú neuveriteľné elektrické, tepelné a mechanické vlastnosti.Z tohto dôvodu majú potenciál pre vývoj mnohých zaujímavých materiálov budúcnosti.

Môžu byť tiež kľúčom k budovaniu materiálov a štruktúr budúcnosti, ako sú vesmírne výťahy.

Tu skúmame, čo sú, ako sa vyrábajú a aké aplikácie majú tendenciu mať.Toto nie je vyčerpávajúci návod a slúži len ako rýchly prehľad.

Čo súuhlíkové nanorúrkya ich vlastnosti?

Uhlíkové nanorúrky (skrátene CNT), ako už názov napovedá, sú drobné valcové štruktúry vyrobené z uhlíka.Ale nie hocijaký uhlík, CNT pozostávajú zo zvinutých plátov jednej vrstvy uhlíkových molekúl nazývaných grafén.

Majú tendenciu prichádzať v dvoch hlavných formách:

1. Jednostenné uhlíkové nanorúrky(SWCNT) - Tieto majú tendenciu mať priemer menší ako 1 nm.

2. Viacstenné uhlíkové nanorúrky(MWCNT) - Pozostávajú z niekoľkých koncentricky prepojených nanorúrok a majú tendenciu mať priemery, ktoré môžu dosiahnuť viac ako 100 nm.

V oboch prípadoch môžu mať CNT rôzne dĺžky od niekoľkých mikrometrov do centimetrov.

Keďže trubice sú vyrobené výlučne z grafénu, zdieľajú mnohé z jeho zaujímavých vlastností.CNT sú napríklad viazané väzbami sp2 – tie sú mimoriadne silné na molekulárnej úrovni.

Uhlíkové nanorúrky majú tiež tendenciu spájať sa pomocou van der Waalsových síl.To im poskytuje vysokú pevnosť a nízku hmotnosť.Majú tiež tendenciu byť vysoko elektricky vodivými a tepelne vodivými materiálmi.

"Jednotlivé steny CNT môžu byť kovové alebo polovodivé v závislosti od orientácie mriežky vzhľadom na os rúrky, čo sa nazýva chiralita."

Uhlíkové nanorúrky majú aj ďalšie úžasné tepelné a mechanické vlastnosti, vďaka ktorým sú atraktívne pre vývoj nových materiálov.

Čo robia uhlíkové nanorúrky?

Ako sme už videli, uhlíkové nanorúrky majú veľmi nezvyčajné vlastnosti.Z tohto dôvodu majú CNT mnoho zaujímavých a rozmanitých aplikácií.

V skutočnosti od roku 2013, podľa Wikipedia cez Science Direct, produkcia uhlíkových nanorúrok presiahla niekoľko tisíc ton ročne.Tieto nanorúrky majú mnoho aplikácií, vrátane použitia v:

• Riešenie skladovania energie
• Modelovanie zariadení
• Kompozitné štruktúry
• Automobilové diely, potenciálne aj vo vozidlách s vodíkovými palivovými článkami
• Trupy lodí
• Športové potreby
• Vodné filtre
• Tenkovrstvová elektronika
• Nátery
• Akčné členy
• Elektromagnetické tienenie
• Textílie
• Biomedicínske aplikácie vrátane tkanivového inžinierstva kostí a svalov, dodávania chemikálií, biosenzorov a ďalších

Čo súviacstenné uhlíkové nanorúrky?

Ako sme už videli, viacstenné uhlíkové nanorúrky sú nanorúrky vyrobené z niekoľkých koncentricky prepojených nanorúriek.Majú tendenciu mať priemery, ktoré môžu dosiahnuť viac ako 100 nm.

Môžu dosiahnuť dĺžku viac ako centimetre a majú tendenciu mať pomery strán, ktoré sa pohybujú medzi 10 a 10 miliónmi.

Viacstenné nanorúrky môžu obsahovať 6 až 25 alebo viac sústredných stien.

MWCNT majú niektoré vynikajúce vlastnosti, ktoré možno využiť vo veľkom množstve komerčných aplikácií.Tie obsahujú :

• Elektrické: MWNT sú vysoko vodivé, keď sú správne integrované do kompozitnej konštrukcie.Treba poznamenať, že samotná vonkajšia stena je vodivá, vnútorné steny nie sú vodivosťou.
• Morfológia: MWNT majú vysoký pomer strán, pričom dĺžka je zvyčajne viac ako 100-násobok priemeru a v niektorých prípadoch oveľa vyššia.Ich výkon a použitie sú založené nielen na pomere strán, ale aj na stupni zapletenia a priamosti rúrok, čo je zase funkciou stupňa a rozmeru defektov rúrok.
• Fyzikálne: Jednotlivé MWNT bez defektov majú vynikajúcu pevnosť v ťahu a keď sú integrované do kompozitu, ako je termoplast alebo termoset, môžu výrazne zvýšiť jeho pevnosť.