Что такое УНТ?

Что такое УНТ?

Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой трехмерные молекулярные структуры, созданные путем сворачивания листов графена в цилиндры. Эти листы состоят из бензольных колец, состоящих из шести атомов углерода и равномерно расположенных в плоскости X-Y. УНТ характеризуются своим составом атомов углерода, молекулярным размером в нанометровом диапазоне и трубчатой ​​структурой.

УНТ, образованные прочной связью атомов углерода, имеют размер от примерно 0,4 нм до 50 нм. Несмотря на свою чрезвычайно низкую плотность по сравнению с металлическими молекулами, УНТ известны своими исключительными свойствами, такими как высокая прочность на разрыв, высокая проводимость, теплопроводность и термостойкость.

Применение УНТ, как по отдельности, так и в небольших единицах, связано с разработкой передовых технологий в таких областях, как сверхтонкие электронные схемы и мехатроника, область, известная как нанотехнология. Существуют различные типы УНТ, основанные на их трубчатой ​​структуре, включая однослойные, двухслойные с вложенными трубками разного диаметра и многослойные УНТ с несколькими трубками разного диаметра, уложенными слоями.

Применение УНТ

УНТ, известные своими превосходными механическими и электрическими свойствами, как ожидается, найдут широкий спектр применения как в отдельных, так и в композитных материалах. С практической точки зрения УНТ уже продвинули область композитных материалов, поскольку используются в качестве добавки в промышленные материалы. Пластик, армированный углеродным волокном (CFRP), созданный путем добавления углеродных волокон к смоле для повышения функциональности, широко используется в различных продуктах. Материалы, включающие УНТ в качестве добавок, применяются в таких предметах, как теннисные ракетки и велосипедные рамы. Кроме того, ведется разработка композитных материалов с металлами, резиной и другими.

УНТ обладают чрезвычайно высокой проводимостью, способной проводить ток, примерно в 1000 раз превышающий ток металлов. Их использование в цепях позволяет пропускать большой ток по более тонким проводам, чем современные стандарты. Более того, используя их свойства, такие как вес в 1/20 раза меньше и прочность на разрыв в 100 раз больше, чем у металлов, ведутся исследования по разработке легких и прочных канатов, способных поднимать тяжелые грузы. Хотя это все еще часто обсуждается в сфере научной фантастики, одна футуристическая концепция предполагает использование УНТ в космических лифтах.

Принципы УНТ

УНТ были обнаружены в саже, образующейся во время экспериментов с дуговым разрядом. В настоящее время УНТ производятся с использованием таких методов, как дуговой разряд, лазерное испарение (лазерная абляция) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).

Структура УНТ

Графен, двумерная структура тесно и равномерно связанных гексагональных бензольных колец, составляет основу УНТ. Сворачивание графена в цилиндрическую форму дает углеродную нанотрубку. Однослойные УНТ имеют простую трубчатую структуру и проявляют различные электрические свойства в зависимости от их выравнивания.