Εσείς νανοσωλήνες άνθρακα, NTC (CNT, από τα αγγλικά νανοσωλήνα άνθρακα), είναι κοίλοι κύλινδροι ή σωλήνες που σχηματίζονται από αλλότροπα άνθρακα με νανομετρικές αναλογίες (1 νανόμετρο ισούται με ένα δισεκατομμυριοστό μέρος ενός μέτρου (10-9 Μ)). Για να σας δώσω μια ιδέα, είναι σαν ένα τυλιγμένο φύλλο χαρτιού, αλλά αποτελείται από άτομα άνθρακα και έχει πάχος μόνο ενός ατόμου. Είναι 100.000 φορές πιο λεπτά από μια τρίχα και αόρατα ακόμη και στα μικροσκόπια φωτός.
Οτι νέα κατηγορία υλικών ανακαλύφθηκε το 1991 από τον Sumio Iijima. Έκτοτε έχει γίνει αντικείμενο μελετών επιστημόνων, καθώς αντιπροσώπευε μια μεγάλη επανάσταση χάρη στο οι ιδιότητές του (οι οποίες θα αναφερθούν αργότερα) που ξεπερνούν αυτές οποιουδήποτε υλικού μέχρι τώρα ήταν γνωστό.
Οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να κατασκευαστούν από έναν μόνο από αυτούς τους κυλίνδρους, που ταξινομούνται ως νανοσωλήνες μονού τοιχώματος. Υπάρχουν όμως και οι νανοσωλήνες πολλαπλών τοιχωμάτων, που σχηματίζονται από αρκετούς κυλίνδρους που τυλίγονται ομόκεντρα, δηλαδή με κοινό κέντρο, όπως η ακόλουθη παράσταση:
Αναπαράσταση νανοσωλήνων πολλαπλών τοιχωμάτων
Το γεγονός ότι είναι μονοτοιχωματικά ή πολλαπλών τοιχωμάτων είναι ένας από τους παράγοντες που καθορίζουν τις ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα. Στην περίπτωση μεμονωμένων νανοσωλήνων, ένας παράγοντας που καθορίζει αν θα είναι αγωγός ή ημιαγωγός είναι η γωνία της περιέλιξης και η ακτίνα του νανοσωλήνα. Άλλες ιδιότητες εξαρτώνται επίσης από τη διάμετρο και τον αριθμό των ομόκεντρων στρωμάτων. Αλλά όλοι οι νανοσωλήνες είναι σκληροί και ανθεκτικοί.
Αυτές οι σειρές ιδιοτήτων είναι σημαντικές επειδή κάνουν τους νανοσωλήνες να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα πολύ ευρύ φάσμα εφαρμογών. Για παράδειγμα, Εάν ο νανοσωλήνας άνθρακα είναι αγώγιμος, μπορεί να μεταδώσει ηλεκτρική ενέργεια έως και 1000 φορές πιο αποτελεσματικά από το χάλκινο σύρμα. Οι ημιαγωγοί, από την άλλη πλευρά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εκλεπτυσμένα ηλεκτρονικά κυκλώματα χάρη στις διαστάσεις τους που είναι πολύ μικρές και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε νανοεπεξεργαστές για αντικατάσταση πατατάκια τρέχοντος πυριτίου.
Μη σταματάς τώρα… Υπάρχουν και άλλα μετά τη διαφήμιση ;)
Εάν μπορούν να προστεθούν σε συνθετικά πολυμερή (πλαστικά), σχηματίζοντας δομές που ονομάζονται νανοσύνθετα, οι νανοσωλήνες μπορούν να τα σκληρύνουν ή να τα κάνουν αγώγιμα του ηλεκτρισμού.
Οι νανοσωλήνες επίσης έχουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, καθώς είναι αρκετά ανθεκτικά στη ρήξη υπό τάση, όντας 100 φορές ισχυρότερα από τον χάλυβα και έχουν μόνο το 1/6 της πυκνότητάς του. Ως εκ τούτου, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε αστικές κατασκευές και ακόμη και στην κατασκευή της ατράκτου αεροπλάνων, αυτοκινήτων, πυραύλων και διαστημικών λεωφορείων για τη NASA. Εάν προστεθούν στα υφάσματα, οι νανοσωλήνες θα μπορούσαν να τα καταστήσουν άφθαρτα, όντας πιο αποτελεσματικό από το πολυμερές Kevlar που χρησιμοποιείται στα αλεξίσφαιρα γιλέκα.
Μια άλλη σημαντική ιδιότητα των νανοσωλήνων άνθρακα είναι η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διαδικασίες εξοικονόμησης και μετάδοσης ενέργειας, όπως η ηλιακή ενέργεια, όντας πολύ πιο αποτελεσματικά από τα φωτοβολταϊκά κύτταρα που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Οι νανοσωλήνες έχουν επίσης τεράστιες δυνατότητες για χρήση στην ιατρική. Επειδή είναι εξαιρετικά μικρά και ελαφριά, μπορούν να φτάσουν στο εσωτερικό ενός κυττάρου για να χρησιμοποιηθούν ως αισθητήρες για ιατρικές διαγνώσεις και θεραπείες. Ωστόσο, ένας παράγοντας που εμποδίζει αυτή την εφαρμογή των νανοσωλήνων είναι ότι σκοτώνουν τα κύτταρα με τα οποία έρχονται σε επαφή. Για να αποφευχθεί αυτό, ορισμένοι επιστήμονες προτείνουν να επικαλυφθούν οι νανοσωλήνες με ένα συνθετικό πολυμερές ικανό να μιμείται μια ουσία της κυτταρικής επιφάνειας, τη βλεννίνη.
Αυτές είναι μερικές μόνο από τις ατελείωτες εφαρμογές που μπορούν να έχουν οι νανοσωλήνες άνθρακα, αλλά μένει να δούμε τι θα πει έρευνα σε αυτόν τον τομέα της νανοτεχνολογίας.
Της Jennifer Fogaça
Πτυχιούχος Χημείας
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε ένα σχολικό ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Νανοσωλήνες άνθρακα"; Σχολή Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nanotubos-carbono.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουλίου 2021.
Χημεία
Σύνθετα, σύνθετα, Ασσύριοι, Βαβυλώνιοι, πήλινα τούβλα με άχυρο μέσα, ανθρακονήματα και ρητίνη, άτρακτος αεροσκάφους, φυσικό σύνθετο υλικό, οστά, ελαστικές ίνες κολλαγόνου επικαλυμμένες με δομή ραχοκοκαλιάς από συμπαγή φωσφορικό. ασβέστιο.
