1. Rezistența este de 100 de ori mai mare decât a oțelului, densitatea doar 1/6 - Regele mecanic
Nanotuburile de carbon sunt unul dintre cele mai bune materiale de performanță mecanică descoperite vreodată de omenire. Rezistența la tracțiune este de 100 de ori mai mare decât cea a oțelului, în timp ce greutatea este doar 1/6 față de cea a oțelului - cu adevărat „ușoară, dar puternică”.
Nanotuburile de carbon sunt numite „Regele noilor materiale”, iar proprietățile lor mecanice sunt cel mai impresionant „atu”.
Conform calculelor teoretice, rezistența nanotuburilor de carbon este de 100 de ori mai mare decât a oțelului, modulul Young este de aproape 6 ori mai mare decât a oțelului, iar densitatea este de doar 1/6 față de oțel. O comparație citată în materialele compilate de la Academia Chineză de Științe este și mai intuitivă: în comparație cu oțelul de înaltă-rezistență ASTM A228, rezistența nanotuburilor de carbon este de 270 de ori mai mare, iar elasticitatea este de aproximativ 5 ori mai mare.
| Indicator de performanță | Nanotuburi de carbon | Oţel |
|---|---|---|
| Rezistență la tracțiune | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Densitate | 1,3-1,6 g/cm³ | 7,9 g/cm³ |
| Raport putere-la-greutate | de 100 de ori mai mare decât oțelul | Linia de bază |
Și mai remarcabil, nanotuburile de carbon sunt „dure, dar nu fragile”. Atunci când sunt supuse unei presiuni externe enorme, nanotuburile de carbon se pot îndoi, ondula sau chiar răsuci, dar nu se sparg. Când forța externă este eliberată, ele revin la forma lor inițială. Această combinație de „puternic + dur” este extrem de rară în materialele de inginerie.
Acesta este, de asemenea, motivul pentru care oamenii de știință preconizează utilizarea nanotuburilor de carbon pentru a construi un „lift spațial” - este singurul material cunoscut în prezent care ar putea acoperi o distanță de 380.000 de kilometri fără a fi spart de propria greutate.
2. Conductibilitatea a doua numai după supraconductori - Electrical King
Conductivitatea electrică a nanotuburilor de carbon este teoretic a doua după supraconductori. Capacitatea lor de purtare a curentului-este de 1000 de ori mai mare decât a cuprului și sunt singurul material care poate servi atât ca metal, cât și ca semiconductor.
„Aura regală” a nanotuburilor de carbon constă nu numai în „rezistență”, ci și în „transmite rapid”.
În nanotuburile de carbon, atomii de carbon sunt aranjați într-o structură hexagonală regulată de tip fagure. Sub această structură, efectul de conjugare este semnificativ, permițând electronilor să se elibereze de atomii de carbon individuali și să se miște liber pe un interval mai mare. Teoretic, conductivitatea electrică a nanotuburilor de carbon este a doua după supraconductori.
În termeni de date: capacitatea actuală de transport-a nanotuburilor de carbon este de 1000 de ori mai mare decât a firului de cupru.
Mai important, în funcție de „unghiul de rulare” (chiralitate), nanotuburile de carbon pot fi fie metalice, fie semiconductoare - și chiar și părți diferite ale aceluiași tub pot prezenta o conductivitate diferită. Acestea pot servi atât ca fire, cât și ca cipuri, ceea ce face ca potențialul lor de aplicare în domeniul electronicii să fie de neegalat.
Cercetările arată că procesoarele cu nanotuburi de carbon funcționează de 2 ori mai repede decât procesoarele cu siliciu, consumând în același timp doar 1/3 din energie. Odată ce nanotuburile de carbon înlocuiesc complet siliciul, „Silicon Valley” ar putea avea nevoie cu adevărat să-și schimbe numele.
3. Conductibilitatea termică este de 3-6 ori mai mare decât cea a diamantului - Thermal King
Nanotuburile de carbon sunt unul dintre cele mai bune materiale conductoare termic cunoscute până în prezent, având o conductivitate termică teoretică de aproximativ 3-6 ori mai mare decât cea a diamantului.
Conductivitatea termică este un indicator cheie pentru a determina dacă un material poate fi utilizat în dispozitive electronice de-înaltă putere și în managementul termic al navelor spațiale.
Diamantul a fost considerat de multă vreme cel mai bun conductor termic natural, dar nanotuburi de carbon doboară acest record. Teoretic, conductivitatea termică a nanotuburilor de carbon este de aproximativ 3-6 ori mai mare decât cea a diamantului. Un nanotub de carbon cu un singur perete la temperatura camerei poate atinge o conductivitate termică de până la 3500 W·m⁻¹·K⁻¹, depășind diamantul.
Nanotuburile de carbon pot conduce rapid căldura pe lungimea lor. Această caracteristică de „conducție direcțională a căldurii” le face materiale ideale pentru disiparea căldurii cipurilor și protecția termică a navelor spațiale.
4. Rezistent la acizi și alcaline, rezistent la oxidare, poate absorbi undele - Regele chimic și funcțional
Nanotuburile de carbon au stabilitate chimică excelentă, rezistând la acizi și alcalii și la oxidare. De asemenea, pot absorbi eficient microundele, distingându-se prin materiale ascunse, ecranare electromagnetică și alte câmpuri.
„Aura regală” a nanotuburilor de carbon nu se limitează la mecanică, electricitate și căldură -, ci sunt, de asemenea, foarte „durabile”.
Nanotuburile de carbon sunt stabile din punct de vedere chimic, cu rezistență la acizi și alcaline. Adăugarea de nanotuburi de carbon la compozitele polimerice poate îmbunătăți rezistența la acid și rezistența la oxidare a materialelor în sine, făcându-le potrivite pentru medii solicitante, cum ar fi aerospațiale, aviația, apărarea națională și aplicațiile militare.
Există, de asemenea, o funcție unică de „atu” - de absorbție a undelor. Datorită structurii lor speciale și proprietăților dielectrice, nanotuburile de carbon prezintă performanțe puternice de absorbție a microundelor în bandă largă, care pot fi utilizate în materiale ascunse, materiale de ecranare electromagnetică și materiale de absorbție a camerei anecoice. Aceasta înseamnă că viitoarele avioane de luptă stealth și echipamentele de protecție electromagnetică se pot baza pe acest material „aur negru”.
5. Deja acoperind industria aerospațială → Automotive → Articole sportive - Application King
Aplicațiile nanotuburilor de carbon s-au mutat deja de la „science fiction” la realitate, cuprinzând piețe de trilioane de-yuani, cum ar fi industria aerospațială, auto, energie și articole sportive, și se îndreaptă spre o scară industrială de o sută-miliarde-yuani.
„Regele materialelor noi” nu doar „domnește” în laborator. Peisajul de aplicare al nanotuburilor de carbon se extinde rapid.
Aerospațial:Compozitele din nanotuburi de carbon/matrice de aluminiu au fost deja folosite în secțiunile interstage ale rachetei Long March 12, obținând o greutate ușoară și de înaltă rezistență - cu adevărat un material care „a ajuns în spațiu”.
Industria auto:Compozitele polimerice armate cu nanotuburi de carbon-au fost utilizate în sistemele de evacuare și în componentele caroseriei. O reducere cu 25% a greutății vehiculului ar putea reduce consumul de țiței cu până la 250 de milioane de barili anual.
Articole sportive:Nanotuburile de carbon au intrat în echipamentele sportive de ultimă generație, cum ar fi rachetele de tenis, cadrele de biciclete și crose de golf - mai ușoare, mai puternice și mai durabile.
Baterii de energie/litiu:Ca aditiv conductiv, nanotuburile de carbon au fost aplicate pe scară largă în industria bateriilor cu litiu, cererea crescând cu o rată de creștere anuală compusă de 40,8%.
De la rachete la rachete, de la baterii la avioane de luptă furtive, nanotuburile de carbon se transformă dintr-un „miracol de laborator” într-o „vitamina industrială”.
Noul material Shandong Tanfeng: promotorul industrial al „regelui noilor materiale” din China
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. promovează localizarea nanotuburilor de carbon, cu o producție lunară de 200 de tone, care acoperă întreaga gamă de tuburi cu un singur-perete/multi-perete și poziționate strategic în șapte direcții majore, inclusiv vehicule cu energie nouă, aerospațială și tranzit feroviar.
Nanotuburile de carbon sunt numite „Regele noilor materiale”, dar un „rege” are nevoie și de cineva care să-l „invite” din laborator la linia de producție.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. este exact o astfel de întreprindere. Compania deține peste zece brevete active legate de nanotuburi de carbon și materiale de siliciu-anodi de carbon. Produsele sale acoperă întreaga gamă de nanotuburi de carbon cu un singur perete, nanotuburi de carbon cu pereți multipli, paste conductoare și materiale cu anod de carbon cu siliciu-.
Produsele companiei din seria TF-400 au fost aplicate în materiale modificate cu-conductivitate ridicată și{3}}conductivitate termică ridicată, cu rezistență excelentă la căldură și la coroziune. Tanfeng New Material conduce „Regele noilor materiale” către un câmp de luptă industrial mai larg, cu puterea producției chineze.
Rezumatul unei-propoziții:Nanotuburile de carbon sunt numite „Regele noilor materiale” nu pentru că excelează într-o anumită proprietate, ci pentru că posedă simultan cinci „atuuri”: cel mai puternic, cel mai conductiv, cel mai bun transfer de căldură, cel mai stabil și cea mai largă aplicație.
De la descoperirea nanotuburilor de carbon de către omul de știință japonez Sumio Iijima în 1991, până la utilizarea lor în reducerea greutății pe racheta Long March 12, până la producția lunară de 200 de tone a Shandong Tanfeng New Material care promovează localizarea - nanotuburile de carbon părăsesc tronul „regelui materialelor” pentru a intra în fiecare câmp industrial, mai ușor și mai puternic. mai repede.” Acesta este adevăratul motiv pentru care merită titlul de „Rege”.