Le proprietà dei nanotubi di carbonio
I CNT hanno la più semplice composizione chimica e la forma di legame atomico, ma mostrano una ricca varietà di strutture e correlate proprietà fisiche e chimiche . poiché può essere considerata come fogli di grafite arrotolata in bombole, ad alta resistenza al riscaldamento, ad alta resistenza al riscaldamento, ad alta resistenza alla corrosi. Proprietà di auto-lubrificazione e biocompatibilità, tra una serie di proprietà complete ., tuttavia, la combinazione di dimensioni, struttura e fattori topologici dei CNT conferisce ai CNT di prospettive di applicazione estremamente uniche e promettenti nelle prestazioni .
(1) Proprietà meccaniche:
The basic structure of CNTs is similar to that of graphene, consisting of the strongest covalent bonds in nature, formed by C=C bonds through SP2 hybridization. It has extremely high mechanical strength. The axial elastic modulus of CNTs is currently estimated to be close to that of graphene sheets both theoretically and Sperimentalmente . a causa del fatto che i CNT sono strutture a forma di gabbia cave con una struttura topologica chiusa, possono esibire elasticità attraverso cambiamenti di volume, quindi essendo in grado di resistere a ceppi di trazione di oltre il 40%del 40%dei giovani a sfio Raggiungi 1 . 28 TPA, e il suo modulo elastico è quasi uguale a quello del diamante, circa 5 volte quello dell'acciaio . La sua resistenza alla trazione teorica è 100 volte quella dell'acciaio, mentre la sua densità è solo 1/6 di acciaio; Inoltre, ha una tenacità e una flessibilità estremamente elevata . L'allungamento massimo teorico può raggiungere il 20%e SWNT può resistere alla deformazione torsionale ed essere piegati in piccoli anelli . dopo la rimozione dello stress, possono tornare completamente al loro stato originale.
Il modulo di Young di nanotubi di carbonio multi-parete è 200-400 GPA, la tensione di piegatura è di 14 GPA e la tensione anti-t-sterlina è 100 GPA . La forza dei nanotubi di carbonio è 200 volte superiore a quello di altre fibre e può resistere a 1 milione di atmosfere senza rompere {{{}
La forza e la tenacità dei CNT sono di gran lunga superiori a qualsiasi materiale in fibra .
(2) Proprietà elettriche:
Gli atomi di carbonio dei CNT sono SP 2- ibridati e ogni atomo di carbonio ha una posizione elettronica non accoppiata .
Sui p orbitali perpendicolari agli strati, quindi i CNT hanno un'eccellente conducibilità elettrica . il divario di energia dei CNT è influenzato dall'effetto dimensione quantistica dovuta alla struttura elicoidale o alla variazione del diametro .} con diversi gradi elici e diametri elico from nearly zero to several eV, that is, CNTs can exhibit metallic, semi-metallic or semiconductor properties. In addition, the radial motion of electrons in CNTs is restricted, showing typical quantum confinement effects, while the axial motion of electrons is not restricted at all. The radial resistance of CNTs is greater than the axial resistance, and this L'anisotropia della resistenza aumenta con la diminuzione della temperatura .
(3) Proprietà termiche:
I CNT mostrano un'eccellente prestazione di conduzione del calore . a causa del loro rapporto di aspetto estremamente elevato, la loro prestazione di scambio di calore lungo la direzione di lunghezza è molto elevata, mentre le loro prestazioni di scambio di calore nella direzione verticale sono relativamente basse . attraverso l'orientamento appropriato, i cnt possono essere usati per preparare ad alta anisotropica materiale di conduzione di calore {2} Conducibilità . Inoltre, i CNT hanno un'alta conduttività termica . fintanto che una piccola quantità di nanotubi di carbonio è drogata nel materiale composito, la conducibilità termica del materiale composito è probabilmente migliorata .}
(4) Proprietà termiche:
A causa della loro grande superficie specifica, un'elevata energia superficiale e un'energia di legame della superficie, i nanotubi di carbonio mostrano un'elevata reattività chimica e un'eccellente conduttività elettronica . che possiedono varie proprietà come l'adsorbimento e le capacità di desorbimento per le dimensioni dei reagibili, nonché i prodotti per la cavità di cavità inner diameters. By utilizing the active sites at the open top as particle adsorbents, they can adsorb some highly active particles and form excellent molecular-level catalysts. Additionally, carbon nanotubes can also be used as a nano-template in chemical synthesis, confining chemical reactions to a one-dimensional space, which is the most effective mezzi per formare complessi su nanoscala, costruire nanoelementi e preparare nanofili monodimensionali .
(5) Biocompatibilità:
La struttura CNTS è stabile e non si degrada facilmente e ha una superficie idrofobica . se utilizzata nei materiali biomedici, la loro biocompatibilità deve essere presa in considerazione . la ricerca ha scoperto che si modifica con le molecole biologiche, la loro biocompatibilità può essere significativamente migliorata {2} CNT e molte molecole medicinali . Pertanto, dovrebbero essere usati come portatori di farmaci, biosensori e catalizzatori biologici e svolgeranno un ruolo significativo nel campo biomedico .
(6) Performance catalitica:
I materiali di carbonio sono intrinsecamente eccellenti materiali catalitici e sono ampiamente utilizzati nella produzione chimica . che i CNT possiedono anche una struttura di cavità unica e un'eccellente capacità di adsorbimento, e sono anche eccellenti portatori di catalizzatori . Pertanto, i CNT mostrano anche prospettive di applicazione promettenti nella catalisi .
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