Wśród rodziny nanomateriałów nanorurki węglowe są jedną z najbardziej olśniewających gwiazd ., ten materiał kanalikowy, utworzony przez zwinięcie atomów węgla w strukturze sześciokątnej, ma średnicę, od kilku nanometrów po kilka dziesiątek nanometrów, ale ma niewidoczne właściwości i jest podnoszony przez naukowców jako super materiałów w mikrofonie. Świat „. Od czasu jego odkrycia zaledwie kilkadziesiąt lat temu przeniósł się z laboratorium do zastosowań przemysłowych, głęboko zmieniając krajobraz technologiczny w wielu polach .
I . określa wydajność: „nieodłączne zalety” nanorurek węglowych
Niezwykłe właściwości nanorurków węglowych wynikają przede wszystkim z ich unikalnej struktury molekularnej . można je uznać za bezproblemową strukturę kanalikową utworzoną przez zwinięcie pojedynczej warstwy grafitu . w zależności od metody curlingu, można je podzielić na różne typy, takie jak typowy typ, typ Zigzag i typu chiral}}} Nanorurki wykazują doskonałą przewodność elektryczną, prawie rywalizując z metaliczną miedzią .
Ta rurowa struktura wypowiada ją wieloma ekstremalnymi właściwościami: jej wytrzymałość na rozciąganie jest ponad 100 razy większa niż stal, ale jej gęstość wynosi tylko 1/6 stali; Jego przewodność cieplna przekracza przewodność diamentu i jest kilkakrotnie większa niż miedź; Ma również dobrą elastyczność, zdolną do zgięcia się w różne kształty bez łamania . jeszcze bardziej intrygujące, właściwości te nie wykluczają się wzajemnie - pojedyncza nanorurka węglowa może jednocześnie posiadać super wytrzymałość, ultra jasność, przewodnictwo elektryczne i przewodnictwo cieplne, które jest prawie niemożliwe do osiągnięcia tradycyjnych materiałów
2. od laboratorium do linii produkcyjnej: uprzemysłowienie zalet wydajności
Zalety wydajności nanorurków węglowych przynoszą owoce w różnych polach . w dziedzinie elektroniki, jest uważany za silny konkurent materiałów połączeń nowej generacji, podczas gdy przewody nanotube noworodków nie będą mieli tylko niskiej oporności, ale również mogą pracować w niskiej oporności na oporność na oporność na bazie silikonu. Temperatury . Obecnie nasz zespół badawczy w Chinach z powodzeniem przygotował układy nanorurki węglowej, a wydajność osiągnęła międzynarodowy wiodący poziom .
W dziedzinie materiałów kompozytowych dodanie nanorurek węglowych może odmłodzić tradycyjne materiały . dodanie 0 . 1% nanorurek węglowych do plastiku może zwiększyć jego przewodność o kilka rzędów wielkości, przy jednoczesnym utrzymaniu lekkiej i łatwej charakterystyki przetwarzania plastiku; Dodanie go do betonu może zwiększyć wytrzymałość na ściskanie materiału o 30%, a także zapewnić betonowi zdolność do samowystarczalności, monitorowania uszkodzeń strukturalnych w czasie rzeczywistym.
W polu energii nanorurki węglowe są idealnymi materiałami elektrodowymi . wykonane z nimi superkapacytory mają prędkość ładowania więcej niż 10 razy szybciej niż tradycyjne baterie litowe, a żywotność cyklu może osiągnąć 100, 000 razy; Dodanie nanorurek węglowych do akumulatorów litowo-jonowych może poprawić wydajność ładowania i rozładowywania oraz bezpieczeństwo akumulatora . Dane testowe określonego nowego przedsiębiorstwa energetycznego pokazują, że bateria z kompozytowymi elektrodami nanorurki węglowej może zwiększyć zasięg jazdy o 15%{7}}
3. Nieograniczone możliwości w scenariuszach aplikacji
Granice aplikacji nanorurek węglowych stale się rozszerzają . w polu lotniczym, są one wykorzystywane do wytwarzania lekkich i wysokiej wytrzymałości komponentów statku kosmicznego, zmniejszając masę startową, jednocześnie zwiększając bezpieczeństwo strukturalne; W dziedzinie medycyny nanorurki węglowe zmodyfikowane funkcjonalnie mogą być stosowane jako nosiciele leków, precyzyjnie dostarczając leki do dotkniętych obszarów i zmniejszając uszkodzenie normalnych komórek .
W zarządzaniu środowiskiem błony filtracyjne wykonane z nanorurek węglowych mogą skutecznie adsorbować jony metali ciężkich i zanieczyszczenia organiczne w wodzie . Wydajność filtracji wynosi 5-10 razy tradycyjne filtry i można je ponownie wykorzystać; W dziedzinie elastycznej elektroniki, w połączeniu z elastycznymi substratami, można je użyć do tworzenia noszenia elektronicznych skór, elastycznych wyświetlaczy i innych urządzeń . elastycznego czujnika nanorurki węglowej opracowanej przez określoną technologię, może wyczuć 0 . 1 drobne deformacje drobiazgowe, z wrażliwością znacznie przekraczającą tradycyjne rozrywacze.
4. Wyzwania i przyszłość: tworzenie „super materiałów” częścią naszego życia
Pomimo doskonałej wydajności, na dużą skalę nanorurków węglowych nadal stoi przed pewnymi wyzwaniami ., koszt produkcji wysokiej jakości nanorurków węglowych jest nadal stosunkowo wysoki, a spójność podczas produkcji partii jest trudna do precyzyjnej kontroli; Ponadto ich bezpieczeństwo biologiczne nadal wymaga długoterminowych badań i weryfikacji, które do pewnego stopnia ogranicza zakres aplikacji .
Jednak wraz z postępem technologii przygotowawczej problemy te stopniowo są rozwiązywane . Metoda katalitycznego chemicznego osadzania pary zmniejszyła koszt produkcji nanorurek węglowych o 90% w ciągu dziesięciu lat; Wprowadzenie technologii sztucznej inteligencji umożliwiło precyzyjną kontrolę procesu wzrostu nanorurek węglowych, znacznie poprawiając spójność produktu .
W przyszłości, w miarę dojrzewania technologii, oczekuje się, że nanorurki węglowe osiągną aplikację na dużą skalę w większej liczbie pól: od zgięć ekranów smartfonów po lekkie i solidne kuloodporne kamizelki, od wydajnych ogniw słonecznych po precyzyjne medyczne wyposażenie diagnostyczne ... ten „super materiał” ten „ze świata mikroskopowego jest stopniowo wprowadza nasze życie, zamieszkującym ciągłe i przemysłowe wyposażenie i przemysłowy sprzęt... aktualizacja .