Introducere și aplicare fundalul nanotuburilor de carbon cu un singur perete
Nanotuburile de carbon cu un singur perete (SWCNTs) sunt structuri tubulare formate prin grafen cu un singur strat cu un singur strat, iar diametrele lor variază de obicei de la 0. 4 până la 2 nanometre. Nanotuburile de carbon cu un singur perete posedă o mobilitate extrem de ridicată. Cu o mobilitate ultra-înaltă de 5cm²/v · s, un modul elastic uimitor de aproximativ 1TPA și o conductivitate termică excepțională de 3500W/M · K, acest material deține un potențial semnificativ în industrii precum noi vehicule energetice și electronice flexibile. De când oamenii de știință au sintetizat cu succes acest material în 1993, SWCNT -urile au atras o atenție extinsă în comunitatea științifică datorită conductivității electrice excelente și au avansat progresul cercetării în diverse domenii avansate de aplicații.
Proprietățile unice ale nanotuburilor de carbon cu un singur perete
► Proprietăți mecanice
Atomii de carbon din nanotuburile de carbon cu un singur perete sunt strâns conectați de legăturile covalente CC, o structură care le înzestrează cu o rezistență axială remarcabilă, duritate și modul elastic. Rezultatele experimentale arată că modulul său Young este la fel de mare ca 1TPA, comparabil cu cel al diamantului și depășește de cinci ori mai mult decât cel al oțelului. Între timp, nanotuburile de carbon cu un singur perete au o rezistență axială uimitoare, care este de peste o sută de ori mai mare decât cea a oțelului. În plus, elasticitatea sa poate ajunge la 5% până la 12%, o caracteristică de 60 de ori mai mare decât cea a oțelului, demonstrând pe deplin duritatea și flexibilitatea sa excelentă.
► Proprietăți electrice
Nanotuburile de carbon cu un singur perete prezintă proprietăți electrice remarcabile datorită structurii lor tubulare elicoidale unice. Analiza teoretică arată că modul de transport de electroni în cadrul acestuia este similar cu transportul balistic, care înzestrează nanotuburi de carbon cu un singur perete cu o capacitate extraordinară de transport curent. Spre deosebire de alte substanțe, nanotuburile de carbon cu un singur perete pot regla flexibil conductivitatea lor schimbând unghiul și diametrul chiral, obținând un control precis asupra dimensiunii decalajului de energie. Au o capacitate extrem de mare de transport și demonstrează o superioritate inegalabilă.
► Proprietăți matermice
Nanotuburile de carbon nu numai că funcționează bine în domeniul conductivității electrice, dar au și proprietăți termice excepționale. Similar cu conductoarele termice excelente, cum ar fi grafitul și diamantul, nanotuburile de carbon au, de asemenea, capacități deosebite de conducere axială a căldurii, ceea ce le face materiale ideale conductoare termice. Conductivitatea sa termică axială este de până la 6600 W/M · K, chiar comparabilă cu cea a grafenului cu un singur strat. La temperatura camerei, conductivitatea termică a unui singur nanotub de carbon cu un singur perete este aproape de 3500 W/M · K, o valoare care o depășește cu mult pe cea a diamantului și a grafitului, dar performanțele sale de schimb de căldură în direcția verticală este relativ scăzută.
►„Performanță optică”
Nanotuburile de carbon cu un singur perete prezintă proprietăți optice unice datorită structurii lor distinctive. Oamenii de știință și-au studiat proprietățile optice prin diferite tehnici, cum ar fi spectroscopia Raman, spectroscopia fluorescentă și spectroscopia cu infraroșu-near-vizibile ultraviolete. Printre ele, modul de vibrație circulară a respirației (RBM) se manifestă la aproximativ 200 nm, oferind o abordare eficientă pentru analiza microstructurii nanotuburilor de carbon și identificarea nanotuburilor de carbon cu un singur perete. În plus, după modificări adecvate, acesta arată potențial în imagistica fotoacustică și hipertermia aproape infraroșu, aducând o nouă valoare de aplicare în câmpul biomedical.