نانولوله‌های کربنی/خواص

جنبه‌های ساختاری

خواص

سنتز

نانولوله‌های کربنی

نانولوله‌های کربنی که به صورت افزودنی در پلی‌مرها به کار می‌روند قادرند گرما را انتقال داده و یک پوشش سطحی را به یک سطح گرما دیده مبدل کنند. نانولوله های کربنی از نظر مکانیکی بسیار مقاوم، از نظر شیمیایی بسیار پایدار و رسانای گرما هستند.

بسته به شرایط و نیازهای دمایی مطلوب می‌توان از نانو لوله های کربنی در سیستم‌های بسته‌بندی مبتنی بر آکریلات، اپوکسی یا رزین‌های سیلیکونی با دمای حداکثر ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد استفاده نمود. همچنین در بدنه روتور در توربین‌های بادی از نانولوله های کربنی استفاده می‌گردد تا به عنوان ضد یخ عمل کنند. نانوله ها به دلیل خواصی که دارند در موقعیت‌های مختلفی استفاده می‌شوند.

خواص مکانیکی

سی‌ان‌تی‌ها یکی از محکم‌ترین مواد در جهان هستند. ویژگی بارز مکانیکی نانولوله‌های کربنی در سفتی بسیار زیاد و نیروی کشسانی بالای آن‌ها است. ضریب یانگ که نشاندهنده سختی یک ماده است و اینکه تحت فشار مکانیکی چقدر تغییر شکل می‌دهد برای نانولوله‌های کربنی 1TPa است که با گرافیتی که در هواپیما استفاده می‌شود قابل مقایسه است.

خواص الکترونیکی

خواص الکترونیکی نانوله‌های کربنی برای مواد هیبرید بسیار مهم است و تا حد زیادی به ساختار نانولوله کربنی بستگی دارد. نتایج نظری و آزمایشگاهی نشان می‌دهد نانولوله‌های تک دیواره‌ای، یا فلزی هستند یا نیمه هادی (بسته به قطر و کایرالیتی) در حالیکه نانولوله‌های چند دیواره‌ای معمولاً فلزی هستند.

تولید ولتاژ: با عبور مایع از میان کلاف‌هایی از نانولوله‌های کربنی تک جداره، ولتاژ الکتریکی ایجاد می‌شود. از این تکنیک برای ساخت حسگرهای جریان مایع برای تشخیص مقادیر بسیار اندک مایعات و نیز برای ایجاد ولتاژ در کاربردهای زیست پزشکی استفاده می‌شود. همچنین نشان داده شده است که مایعات با قدرت یونی بالا ولتاژ بیشتری تولید می‌کنند.

خواص گرمایی

رسانایی گرمایی برای نانوله‌های کربنی تک دیواره‌ای، در امتداد محوری مقدار بسیار بزرگ 6600 Wm-1K-1 محاسبه شده است، و عمود بر محور ۱٫۵۲ Wm-1K-1 محاسبه شده است.

خواص مغناطیسی

ممان مغناطیسی بسیار بزرگ با قرار دادن یک نانولوله در زیر لایه مغناطیسی یا با افزودن الکترون یا حفره به نانولوله می‌توان خاصیت مغناطیسی در نانولوله ایجاد کرد. این خاصیت باعث می‌شود که بتوان ساخت وسایلی را پیش بینی کرد که در آن‌ها اتصالات مغناطیسی و الکتریکی از هم جدا شده‌اند. اتصال مغناطیسی را می‌توان برای قطبی کردن مغناطیسی نانولوله ها- دستکاری در اسپین ها- به کار برد و از اتصال‌های غیرمغناطیسی برای الکترودهای ولتاژ- جریان استفاده کرد. همچنین ممان مغناطیسی آن‌ها نیز قابل اندازه‌گیری است (۱/۰ مگنتون بور در هر اتم کربن).