Hiilinanoputket. Hiilinanoputkien sovellukset

Sinä hiilinanoputkia, NTC (CNT, englannista hiilinanoputki), ovat onttoja sylintereitä tai putkia, jotka muodostuvat nanometrisissä suhteissa olevista hiilen allotroopeista (1 nanometri vastaa metrin miljardisosaa (10^-9 m)). Ajatuksen saamiseksi se on kuin kääritty paperiarkki, mutta se koostuu hiiliatomeista ja on vain yhden atomin paksuinen. Ne ovat 100 000 kertaa ohuempia kuin hiusnauha, eivätkä ne ole näkyvissä edes valomikroskoopille.

Että Sumio Iijima löysi uuden materiaaliluokan vuonna 1991. Siitä lähtien se on ollut tiedemiesten tutkimusten kohteena, koska se edusti suurta vallankumousta sen ominaisuudet (jotka mainitaan myöhemmin), jotka ylittävät minkä tahansa tähän asti tunnetun materiaalin ominaisuudet.

Hiilinanoputkia voidaan valmistaa vain yhdellä näistä sylintereistä, jotka luokitellaan yksiseinäisiä nanoputkia. Mutta on myös moniseinäisiä nanoputkia, jotka muodostuvat useista sylintereistä, jotka on kierretty samankeskisesti, toisin sanoen joilla on yhteinen keskusta seuraavasti:

Moniseinäinen nanoputkiesitys

Yksiseinäisyys tai moniseinäisyys on yksi hiilinanoputkien ominaisuudet määräävistä tekijöistä. Yksittäisten nanoputkien tapauksessa yksi tekijä, joka määrittää, onko kyseessä johde vai puolijohde, on käämin kulma ja nanoputken säde. Muut ominaisuudet riippuvat myös samankeskisten kerrosten halkaisijasta ja lukumäärästä. Mutta kaikki nanoputket ovat kovia ja kestäviä.

Nämä ominaisuudet ovat tärkeitä, koska ne tekevät nanoputkista käyttökelpoisia hyvin monenlaisissa sovelluksissa. Esimerkiksi, jos hiilinanoputki on johtava, se voi siirtää sähköä jopa 1000 kertaa tehokkaammin kuin kuparilanka. Puolijohteita puolestaan ​​voidaan käyttää jalostetuissa elektroniikkapiireissä niiden hyvin pienten mittojen ansiosta, ja niitä voidaan käyttää nanoprosessoreissa korvaamaan sirut nykyisestä piistä.

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on muutakin ;)

Jos niitä voidaan lisätä synteettisiin polymeereihin (muoveihin), muodostaen rakenteita ns nanokomposiitit, nanoputket voivat kovettaa niitä tai tehdä niistä sähköä johtavia.

Myös nanoputket niillä on poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet, koska ne ovat melko kestäviä repeytymiselle jännityksen alaisena, koska ne ovat 100 kertaa vahvempia kuin teräs ja niiden tiheydestä on vain 1/6. Siksi niitä voidaan käyttää myös siviilirakentamisessa ja jopa NASA: n lentokoneiden, autojen, rakettien ja avaruussukkuloiden rungon rakentamisessa. Jos nanoputkia lisätään kankaisiin, ne voivat tehdä niistä tuhoutumattomia, koska ne ovat tehokkaampia kuin luodinkestävissä liiveissä käytetty Kevlar-polymeeri.

Toinen tärkeä hiilinanoputkien ominaisuus on poikkeuksellinen lämmönjohtavuus, niitä voidaan käyttää energiansäästö- ja siirtoprosesseissa, kuten aurinkoenergiassa, koska ne ovat paljon tehokkaampia kuin nykyään käytössä olevat aurinkokennot.

Nanoputkilla on myös valtavasti potentiaalia käyttöä lääketieteessä. Koska ne ovat äärimmäisen pieniä ja kevyitä, ne voivat ulottua solun sisäpuolelle, jotta niitä voidaan käyttää antureina lääketieteellisissä diagnooseissa ja hoidoissa. Nanoputkien käyttöä haittaava tekijä on kuitenkin se, että ne tappavat solut, joiden kanssa ne joutuvat kosketuksiin. Tämän estämiseksi jotkut tutkijat ehdottavat, että nanoputket päällystetään synteettisellä polymeerillä, joka pystyy jäljittelemään solun pinnan ainetta, musiinia.

Nämä ovat vain joitain loputtomista sovelluksista, joita hiilinanoputkilla voi olla, mutta jää nähtäväksi, mitä tämän nanoteknologian alan tutkimus sanoo.

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemiasta

Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "hiilinanoputket"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nanotubos-carbono.htm. Käytetty 27.7.2021.