Jij koolstof nanobuisjes, NTC (CNT, uit het Engels koolstof nanobuis), zijn holle cilinders of buizen gevormd door allotropen van koolstof met nanometrische verhoudingen (1 nanometer is gelijk aan een miljardste deel van een meter (10-9 m)). Om je een idee te geven, het is als een opgerold vel papier, maar het is opgebouwd uit koolstofatomen en is slechts één atoom dik. Ze zijn 100.000 keer dunner dan een haarlok en zelfs onzichtbaar voor lichtmicroscopen.
Dat nieuwe klasse materialen werd in 1991 ontdekt door Sumio Iijima. Sindsdien is het onderwerp van studies door wetenschappers geweest, omdat het een grote revolutie betekende dankzij de zijn eigenschappen (die later zullen worden vermeld) die die van enig tot nu toe bekend materiaal overtreffen.
Koolstofnanobuisjes kunnen worden gemaakt door slechts één van deze cilinders, geclassificeerd als: enkelwandige nanobuisjes. Maar er zijn ook de meerwandige nanobuisjes, die worden gevormd door verschillende cilinders die concentrisch zijn gewikkeld, dat wil zeggen met een gemeenschappelijk middelpunt, als de volgende weergave:
Weergave van meerwandige nanobuisjes
Het feit of ze enkelwandig of meerwandig zijn, is een van de factoren die de eigenschappen van koolstofnanobuisjes bepalen. In het geval van individuele nanobuisjes is een factor die bepaalt of het een geleider of een halfgeleider zal zijn de hoek van de wikkeling en de straal van de nanobuis. Andere eigenschappen zijn ook afhankelijk van de diameter en het aantal concentrische lagen. Maar alle nanobuisjes zijn hard en resistent.
Deze reeksen van eigenschappen zijn belangrijk omdat ze nanobuisjes bruikbaar maken in een zeer breed scala aan toepassingen. Bijvoorbeeld, als de koolstofnanobuis geleidend is, kan hij tot 1000 keer efficiënter elektriciteit overbrengen dan koperdraad. Halfgeleiders kunnen daarentegen worden gebruikt in verfijnde elektronische schakelingen dankzij hun zeer kleine afmetingen, en kunnen in nanoprocessors worden gebruikt om chips van het huidige silicium.
Als ze kunnen worden toegevoegd aan synthetische polymeren (kunststoffen), vormen ze structuren genaamd nanocomposieten, kunnen nanobuisjes ze verharden of elektrisch geleidend maken.
De nanobuisjes ook buitengewone mechanische eigenschappen hebben, omdat ze behoorlijk bestand zijn tegen scheuren onder spanning, 100 keer sterker zijn dan staal en slechts 1/6 van zijn dichtheid hebben. Daarom kunnen ze ook worden gebruikt in de civiele bouw en zelfs bij de constructie van de romp van vliegtuigen, auto's, raketten en spaceshuttles voor NASA. Als ze aan stoffen worden toegevoegd, kunnen nanobuisjes ze onverwoestbaar maken, omdat ze efficiënter zijn dan het Kevlar-polymeer dat in kogelvrije vesten wordt gebruikt.
Een andere belangrijke eigenschap van koolstofnanobuisjes is de buitengewone thermische geleiding, ze kunnen worden gebruikt in energiebesparings- en transmissieprocessen, zoals zonne-energie, omdat ze veel efficiënter zijn dan de fotovotaïsche cellen die tegenwoordig worden gebruikt.
Nanobuisjes hebben ook een enorm potentieel voor gebruik in de geneeskunde. Omdat ze extreem klein en licht zijn, kunnen ze het binnenste van een cel bereiken om te worden gebruikt als sensoren voor medische diagnoses en behandelingen. Een factor die deze toepassing van nanobuisjes belemmert, is echter dat ze de cellen doden waarmee ze in contact komen. Om dit te voorkomen, stellen sommige wetenschappers voor om de nanobuisjes te coaten met een synthetisch polymeer dat een celoppervlaksubstantie, mucine, kan nabootsen.
Dit zijn slechts enkele van de eindeloze toepassingen die koolstofnanobuisjes kunnen hebben, maar het valt nog te bezien wat onderzoek op dit gebied van nanotechnologie zal zeggen.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nanotubos-carbono.htm