Tu oglekļa nanocaurules, NTC (CNT, no angļu valodas oglekļa nanocaurule), ir dobi cilindri vai caurules, ko veido oglekļa allotropi ar nanometriskām proporcijām (1 nanometrs ir vienāds ar miljardo daļu no metra (10-9 m)). Lai sniegtu priekšstatu, tā ir kā sarullēta papīra lapa, taču tā sastāv no oglekļa atomiem un ir tikai viena atoma biezumā. Tie ir 100 000 reižu plānāki par matu šķipsnu un nav redzami pat gaismas mikroskopiem.
Tas jaunu materiālu klasi 1991. gadā atklāja Sumio Iijima. Kopš tā laika tas ir bijis zinātnieku pētījumu priekšmets, jo tas pārstāvēja lielu revolūciju, pateicoties tā īpašības (kas tiks pieminētas vēlāk), kas pārspēj jebkura līdz šim zināma materiāla īpašības.
Oglekļa nanocaurules var izgatavot tikai ar vienu no šiem cilindriem, kas tiek klasificēti kā vienas sienas nanocaurules. Bet ir arī daudzsienu nanocaurules, ko veido vairāki cilindri, kas ir koncentriski savīti, tas ir, ar kopīgu centru, kā šāds attēlojums:
Daudzsienu nanocaurules attēlojums
Viens no faktoriem, kas nosaka oglekļa nanocauruļu īpašības, ir viensienu vai daudzsienu fakts. Atsevišķu nanocauruļu gadījumā viens faktors, kas nosaka, vai tas būs vadītājs vai pusvadītājs, ir tinuma leņķis un nanocaurules rādiuss. Citas īpašības ir atkarīgas arī no koncentrisko slāņu diametra un skaita. Bet visas nanocaurules ir cietas un izturīgas.
Šie īpašību diapazoni ir svarīgi, jo tie padara nanocaurules izmantojamas ļoti plašā lietojumu klāstā. Piemēram, ja oglekļa nanocaurule ir vadoša, tā var pārraidīt elektrību līdz pat 1000 reižu efektīvāk nekā vara stieple. No otras puses, pusvadītājus var izmantot rafinētās elektroniskās shēmās, pateicoties to izmēriem, kas ir ļoti mazi, un tos var izmantot nanoprocesoros, lai aizstātu čipsi pašreizējā silīcija.
Ja tos var pievienot sintētiskiem polimēriem (plastmasām), veidojot struktūras, ko sauc nanokompozīti, nanocaurules var tās sacietēt vai padarīt tās par elektrību vadošām.
Arī nanocaurules piemīt neparastas mehāniskās īpašības, jo tie ir diezgan izturīgi pret plīsumiem zem spriedzes, jo ir 100 reizes stiprāki par tēraudu un tikai 1/6 no tā blīvuma. Tāpēc tos var izmantot arī civilajā celtniecībā un pat NASA lidmašīnu, automašīnu, raķešu un kosmosa kuģu fizelāžas būvniecībā. Ja nanocaurules pievieno audumiem, tās var padarīt tos neiznīcināmus, jo tās ir efektīvākas nekā Kevlar polimērs, ko izmanto ložu necaurlaidīgās vestēs.
Vēl viena svarīga oglekļa nanocauruļu īpašība ir ārkārtēja siltuma vadītspēja, tos var izmantot enerģijas saglabāšanas un pārvades procesos, piemēram, saules enerģijā, jo tie ir daudz efektīvāki nekā mūsdienās izmantotie fotoelementi.
Nanocaurulēm ir arī milzīgs potenciāls izmantošana medicīnā. Tā kā tie ir ārkārtīgi mazi un viegli, tie var sasniegt šūnas iekšpusi, lai tos izmantotu kā sensorus medicīniskai diagnostikai un ārstēšanai. Tomēr faktors, kas kavē šo nanocauruļu pielietošanu, ir tas, ka tās nogalina šūnas, ar kurām tās nonāk saskarē. Lai to novērstu, daži zinātnieki ierosina nanocaurules pārklāt ar sintētisku polimēru, kas spēj atdarināt šūnu virsmas vielu, mucīnu.
Šie ir tikai daži no bezgalīgajiem pielietojumiem, kas var būt oglekļa nanocaurulēm, taču vēl ir jāredz, ko teiks pētījumi šajā nanotehnoloģiju jomā.
Autore: Dženifera Fogača
Beidzis ķīmiju
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nanotubos-carbono.htm