Di antara keluarga nanomaterials, nanotube karbon adalah salah satu bintang yang paling mempesonakan . bahan tiub ini, yang dibentuk oleh curling atom karbon dalam struktur heksagon, mempunyai diameter yang terdiri daripada beberapa nanometer yang tidak dapat dibayangkan, tetapi tidak ada yang tidak dapat dibicarakan. Dunia "{1}} Sejak penemuannya beberapa dekad yang lalu, ia telah berpindah dari makmal ke aplikasi perindustrian, mengubah landskap teknologi dalam pelbagai bidang .
I . Struktur Menentukan Prestasi: "Kelebihan yang wujud" nanotube karbon
Sifat -sifat nanotube karbon karbon yang luar biasa terutamanya berasal dari struktur molekul unik mereka . ia boleh dianggap sebagai struktur tiub yang lancar yang dibentuk dengan menggulahkan satu lapisan grafit {. Nanotube karbon mempamerkan kekonduksian elektrik yang sangat baik, hampir bersaing dengan tembaga logam .
Struktur tiub ini membatalkannya dengan pelbagai sifat melampau: kekuatan tegangannya melebihi 100 kali keluli, namun ketumpatannya hanya 1/6 keluli; kekonduksian terma melebihi berlian dan beberapa kali tembaga; Ia juga mempunyai fleksibiliti yang baik, yang mampu dibengkokkan ke dalam pelbagai bentuk tanpa melanggar . lebih menarik lagi, sifat -sifat ini tidak saling eksklusif - satu nanotube karbon tunggal boleh mempunyai kekuatan super, kekonduksian elektrik, dan kekonduksian yang hampir -hampir
2. dari makmal ke barisan pengeluaran: perindustrian kelebihan prestasi
Kelebihan prestasi nanotube karbon mempunyai buah-buahan dalam pelbagai bidang . dalam bidang elektronik, dianggap sebagai pesaing yang kuat untuk bahan-bahan interkoneksi cip generasi akan datang {{2} Stably pada suhu yang lebih tinggi . Pada masa ini, pasukan penyelidikan kami di China telah berjaya menyediakan cip nanotube karbon, dengan prestasi mencapai tahap terkemuka antarabangsa .
Dalam bidang bahan komposit, penambahan nanotube karbon dapat meremajakan bahan tradisional . menambah 0 . 1% nanotube karbon ke plastik dapat meningkatkan kekonduksiannya dengan beberapa perintah magnitud, sambil mengekalkan ciri -ciri pemprosesan ringan dan mudah plastik; Menambahnya kepada konkrit dapat meningkatkan kekuatan mampatan bahan sebanyak 30%, dan juga memberikan konkrit keupayaan untuk mendengarkan diri, untuk memantau kerosakan struktur dalam masa nyata.
Dalam bidang tenaga, nanotube karbon adalah bahan elektrod yang ideal . supercapacitors yang dibuat dengan mereka mempunyai kelajuan pengecasan lebih daripada 10 kali lebih cepat daripada bateri litium tradisional, dan kehidupan kitaran dapat mencapai 100,000 kali; Menambah nanotube karbon ke bateri lithium-ion dapat meningkatkan kecekapan pengisian dan pelepasan dan keselamatan bateri . data ujian perusahaan tenaga baru tertentu menunjukkan bahawa bateri nanotube karbon komposit komposit dapat meningkatkan jarak memandu sebanyak 15%.
3. kemungkinan tidak terhad dalam senario aplikasi
Batasan permohonan nanotube karbon sentiasa berkembang . dalam bidang aeroangkasa, ia digunakan untuk menghasilkan komponen ringan dan kekuatan tinggi untuk kapal angkasa, mengurangkan berat pelancaran semasa meningkatkan keselamatan struktur; Dalam bidang perubatan, nanotube karbon yang diubahsuai berfungsi boleh digunakan sebagai pembawa dadah, dengan tepat menyampaikan ubat ke kawasan yang terjejas dan mengurangkan kerosakan pada sel normal .
Dalam tadbir urus alam sekitar, membran penapisan yang diperbuat daripada nanotube karbon dapat menyerap ion logam berat dan pencemar organik dalam air . kecekapan penapisan adalah 5-10 kali penapis tradisional dan mereka boleh digunakan semula; Dalam bidang elektronik yang fleksibel, apabila digabungkan dengan substrat yang fleksibel, mereka boleh digunakan untuk membuat kulit elektronik yang boleh dipakai, paparan fleksibel, dan peranti lain . Sensor fleksibel nanotube karbon yang dibangunkan oleh syarikat yang tidak dapat diperbaiki.
4. Cabaran dan Masa Depan: Membuat "Bahan Super" sebahagian daripada kehidupan kita
Walaupun prestasi cemerlang mereka, aplikasi nanotube karbon berskala besar masih menghadapi beberapa cabaran . pada masa ini, kos pengeluaran nanotube karbon berkualiti tinggi masih agak tinggi, dan konsistensi semasa pengeluaran batch sukar dikawal dengan tepat; Selain itu, keselamatan biologi mereka masih memerlukan penyelidikan dan pengesahan jangka panjang, yang sedikit sebanyak mengehadkan skop aplikasi mereka .
Walau bagaimanapun, dengan kemajuan teknologi penyediaan, masalah ini secara beransur -ansur diselesaikan . peningkatan kaedah pemendapan wap kimia pemangkin telah mengurangkan kos pengeluaran nanotube karbon sebanyak 90% dalam sepuluh tahun; Pengenalan teknologi kecerdasan buatan telah membolehkan kawalan tepat proses pertumbuhan nanotube karbon, dengan ketara meningkatkan konsistensi produk .
Pada masa akan datang, apabila teknologi itu semakin matang, nanotube karbon dijangka mencapai aplikasi berskala besar dalam lebih banyak bidang: dari skrin telefon pintar yang boleh dibengkokkan kepada rompi yang ringan dan kukuh, dari sel-sel solar yang efisien ke dalam industri yang secara beransur-ansur, dari segi mikroskopik ke dalam bidang mikro, dari segi mikro-mikro, dari industri mikroskopik ke dalam bidang mikro, menaik taraf .