Kulstof nanorør. Anvendelser af kulstof nanorør

Du kulstof nanorør, NTC (CNT, fra engelsk kulstof nanorør), er hule cylindre eller rør dannet af allotroper af kulstof med nanometriske proportioner (1 nanometer er lig med en milliarddel af en meter (10^-9 m)). For at give dig en idé, er det ligesom et sammenrullet ark papir, men det består af kulstofatomer og er kun et atom tykt. De er 100.000 gange tyndere end et hårstrå og usynlige selv for lysmikroskoper.

At ny klasse af materialer blev opdaget i 1991 af Sumio Iijima. Siden da har det været genstand for undersøgelser af videnskabsmænd, da det repræsenterede en stor revolution takket være dets egenskaber (som vil blive nævnt senere), der overgår dem af ethvert hidtil kendt materiale.

Carbon nanorør kan fremstilles af blot én af disse cylindre, der er klassificeret som enkeltvæggede nanorør. Men der er også flervæggede nanorør, som er dannet af flere cylindre, der er koncentrisk viklet, det vil sige med et fælles center, som følgende repræsentation:

Multi-væg nanorør repræsentation

At være enkeltvæggede eller flervæggede er en af ​​de faktorer, der bestemmer kulstofnanorørs egenskaber. I tilfælde af individuelle nanorør er en faktor, der bestemmer, om det vil være en leder eller en halvleder, vinklen på viklingen og nanorørets radius. Andre egenskaber afhænger også af diameteren og antallet af koncentriske lag. Men alle nanorør er hårde og modstandsdygtige.

Disse rækker af egenskaber er vigtige, fordi de gør nanorør anvendelige i en meget bred vifte af applikationer. For eksempel, hvis kulstofnanorøret er ledende, kan det transmittere elektricitet op til 1000 gange mere effektivt end kobbertråd. Halvledere, på den anden side, kan bruges i raffinerede elektroniske kredsløb takket være deres dimensioner, der er meget små, og kan bruges i nanoprocessorer til at erstatte chips af nuværende silicium.

Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen ;)

Hvis de kan tilføjes til syntetiske polymerer (plastik), danner strukturer kaldet nanokompositter, kan nanorør hærde dem eller gøre dem ledende for elektricitet.

Nanorørene også har ekstraordinære mekaniske egenskaber, da de er ret modstandsdygtige over for brud under spænding, idet de er 100 gange stærkere end stål og kun har 1/6 af dens tæthed. Derfor kan de også bruges i civilt byggeri og endda i konstruktionen af ​​skroget af fly, biler, raketter og rumfærger til NASA. Hvis de tilsættes stoffer, kan nanorør gøre dem uforgængelige, idet de er mere effektive end Kevlar-polymeren, der bruges i skudsikre veste.

En anden vigtig egenskab ved kulstofnanorør er den ekstraordinære varmeledning, de kan bruges i energibesparelses- og transmissionsprocesser, såsom solenergi, og er meget mere effektive end de fotovotaiske celler, der bruges i dag.

Nanorør har også et enormt potentiale for brug i medicin. Fordi de er ekstremt små og lette, kan de nå det indre af en celle for at blive brugt som sensorer til medicinske diagnoser og behandlinger. Men en faktor, der hindrer denne anvendelse af nanorør, er, at de dræber de celler, som de kommer i kontakt med. For at forhindre dette foreslår nogle videnskabsmænd, at nanorørene belægges med en syntetisk polymer, der er i stand til at efterligne et celleoverfladestof, mucin.

Dette er blot nogle af de endeløse applikationer, som kulstofnanorør kan have, men det er stadig uvist, hvad forskning inden for dette område af nanoteknologi vil sige.

Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi

Vil du referere til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Carbon nanorør"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nanotubos-carbono.htm. Tilgået den 27. juli 2021.