Alles über Kohlenstoffnanoröhren

Wissenschaftler wissen nicht alles über Kohlenstoffnanoröhren oder kurz CNTs, aber sie wissen, dass es sich um sehr dünne, leichte Hohlröhren handelt, die aus Kohlenstoffatomen bestehen. Ein Kohlenstoffnanoröhrchen ist wie eine Graphitplatte, die zu einem Zylinder gerollt wird und aus einem markanten sechseckigen Gitter besteht. Kohlenstoffnanoröhren sind extrem klein; Der Durchmesser einer Kohlenstoffnanoröhre beträgt einen Nanometer, das ist ein Zehntausendstel (1 / 10.000) des Durchmessers eines menschlichen Haares. Kohlenstoffnanoröhren können in unterschiedlichen Längen hergestellt werden.

Kohlenstoffnanoröhren werden nach ihrer Struktur klassifiziert: einwandige Nanoröhren (SWNTs), doppelwandige Nanoröhren (DWNTs) und mehrwandige Nanoröhren (MWNTs). Die verschiedenen Strukturen haben individuelle Eigenschaften, die die Nanoröhren für verschiedene Anwendungen geeignet machen.

Kohlenstoffnanoröhren bieten aufgrund ihrer einzigartigen mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften interessante Möglichkeiten für die wissenschaftliche Forschung sowie für industrielle und kommerzielle Anwendungen. In der Verbundwerkstoffindustrie gibt es viel Potenzial für CNTs.

Wie werden Kohlenstoffnanoröhren hergestellt??

Kerzenflammen bilden auf natürliche Weise Kohlenstoffnanoröhren. Um Kohlenstoffnanoröhren in der Forschung und bei der Entwicklung von Industriegütern einsetzen zu können, entwickelten die Wissenschaftler jedoch zuverlässigere Produktionsmethoden. Während eine Reihe von Produktionsmethoden angewendet werden, sind chemische Gasphasenabscheidung, Bogenentladung und Laserablation die drei häufigsten Methoden zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren.

Bei der chemischen Gasphasenabscheidung werden Kohlenstoffnanoröhren aus Metallnanopartikel-Keimen gezüchtet, die auf ein Substrat gestreut und auf 700 Grad Celsius (1292 Grad Fahrenheit) erhitzt werden. Zwei in den Prozess eingebrachte Gase starten die Bildung der Nanoröhren. (Aufgrund der Reaktivität zwischen den Metallen und den elektrischen Schaltkreisen wird manchmal Zirkoniumoxid anstelle von Metall für die Nanopartikel-Keime verwendet.) Die chemische Gasphasenabscheidung ist die beliebteste Methode für die kommerzielle Produktion.

Die Bogenentladung war die erste Methode zur Synthese von Kohlenstoffnanoröhren. Zwei aneinander gereihte Kohlenstoffstäbe werden zur Bildung der Kohlenstoffnanoröhren bogenverdampft. Während dies eine einfache Methode ist, müssen die Kohlenstoffnanoröhren weiter von Dampf und Ruß getrennt werden.

Die Laserablation koppelt einen Pulslaser und ein Inertgas bei hohen Temperaturen. Der gepulste Laser verdampft den Graphit und bildet Kohlenstoffnanoröhren aus den Dämpfen. Wie bei der Bogenentladungsmethode müssen die Kohlenstoffnanoröhren weiter gereinigt werden.

Vorteile von Carbon Nanotubes

Kohlenstoffnanoröhren weisen eine Reihe wertvoller und einzigartiger Eigenschaften auf, darunter:

• Hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit
• Optische Eigenschaften
• Flexibilität
• Erhöhte Steifheit
• Hohe Zugfestigkeit (100-mal stärker als Stahl pro Gewichtseinheit)
• Leicht
• Bereich der elektrischen Leitfähigkeit
• Die Fähigkeit, manipuliert zu werden, bleibt jedoch stark

Bei der Anwendung auf Produkte bieten diese Eigenschaften enorme Vorteile. Beispielsweise können Kohlenstoffnanoröhren in Masse die elektrischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften der Produkte verbessern, wenn sie in Polymeren verwendet werden.

Anwendungen und Anwendungen

Heute finden Kohlenstoffnanoröhren Anwendung in vielen verschiedenen Produkten, und Forscher erforschen weiterhin kreative neue Anwendungen.

Aktuelle Anwendungen umfassen:

• Fahrradteile
• Windräder
• Flachbildschirme
• Rastersondenmikroskope
• Erfassungsgeräte
• Marinefarben
• Sportausrüstung wie Ski, Baseballschläger, Hockeyschläger, Bogenschießenpfeile und Surfbretter
• Elektrische Schaltung
• Batterien mit längerer Lebensdauer
• Elektronik

Zukünftige Verwendungen von Kohlenstoffnanoröhren können umfassen:

• Kleidung (stich- und kugelsicher)
• Halbleitermaterialien
• Raumfahrzeug
• Weltraumaufzüge
• Solarplatten
• Krebsbehandlung
• Touchscreen
• Energiespeicher
• Optik
• Radar
• Biotreibstoff
• LCDs
• Submikroskopische Reagenzgläser