Forskere ved ikke alt om kulstof nanorør eller CNT'er kort, men de ved, at de er meget tynde, lette hule rør, der består af carbonatomer. EN kulstof nanotube er som et ark grafit, der rulles ind i en cylinder, med markante hexagonale gitterværker, der udgør arket. Carbon nanorør er ekstremt små; diameteren på en carbon nanotube er en nanometer, som er en ti tusindedel (1 / 10.000) diameteren på et menneskehår. Carbon-nanorør kan fremstilles i forskellige længder.
Carbon-nanorør klassificeres efter deres strukturer: enkeltvægts nanorør (SWNTs), dobbeltvægts nanorør (DWNTs) og multi-wall nanorubes (MWNTs). De forskellige strukturer har individuelle egenskaber, der gør nanorørene passende til forskellige anvendelser.
På grund af deres unikke mekaniske, elektriske og termiske egenskaber giver carbon nanorør spændende muligheder for videnskabelig forskning og industrielle og kommercielle anvendelser. Der er meget potentiale for CNT'er i kompositindustrien.
Hvordan fremstilles kulstofnanorør?
Stearinlys flammer danner kulstof nanorør naturligt. For at bruge kulstofananorør i forskning og i udviklingen af fremstillede varer udviklede forskere imidlertid mere pålidelige produktionsmetoder. Mens en række produktionsmetoder er i brug, er kemisk dampaflejring, lysbueudladning og laserablering de tre mest almindelige metoder til fremstilling af kulstofnanorør.
Ved kemisk dampafsætning dyrkes kulstofnanorør fra metal nanopartikelfrø, der drysses på et underlag og opvarmes til 700 grader Celsius (1292 grader Fahrenheit). To gasser, der indføres i processen, starter dannelsen af nanorørene. (På grund af reaktivitet mellem metaller og elektriske kredsløb bruges zirconiumoxid undertiden i stedet for metal til nanopartikelfrøene.) Kemisk dampaflejring er den mest populære metode til kommerciel brug produktion.
Bueudladning var den første metode, der blev anvendt til syntese af carbon nanorør. To carbonstænger, der er anbragt ende-til-ende, fordampes bue til dannelse af carbon-nanorørene. Selvom dette er en enkel metode, skal kulstofnanorørene adskilles yderligere fra dampen og soden.
Laserablation parrer en pulserende laser og en inert gas ved høje temperaturer. Den pulserede laser fordamper grafitten og danner carbon nanorør fra damperne. Ligesom med lysbueudladningsmetoden skal carbonnanorørene renses yderligere.
Fordele ved kulstofanorør
Carbon nanotubes har en række værdifulde og unikke egenskaber, herunder:
- Høj termisk og elektrisk ledningsevne
- Optiske egenskaber
- Fleksibilitet
- Øget stivhed
- Høj trækstyrke (100 gange stærkere end stål pr. Vægtenhed)
- Letvægts
- Område af elektroledningsevne
- Evnen til at blive manipuleret er alligevel stærk
Når de anvendes på produkter, giver disse egenskaber enorme fordele. For eksempel, når de anvendes i polymerer, kan bulk-nanorør i bulk forbedre de elektriske, termiske og elektriske egenskaber af produkterne.
Anvendelser og anvendelser
I dag finder kulstofnanorør anvendelse i mange forskellige produkter, og forskere fortsætter med at udforske nye kreative applikationer.
Aktuelle applikationer inkluderer:
- Cykelkomponenter
- Vindturbine
- Fladskærmsvisning
- Scanning sonde mikroskoper
- Følerenheder
- Marine malinger
- Sportsudstyr, såsom ski, baseball-flagermus, hockeysticks, bueskydningspile og surfbrætter
- Elektrisk kredsløb
- Batterier med længere levetid
- Elektronik
Fremtidig anvendelse af carbon nanorør kan omfatte:
- Beklædning (stiksikker og skudsikker)
- Halvledermaterialer
- Rumfartøj
- Rum elevatorer
- Solpaneler
- Kræftbehandling
- Berøringsskærme
- Energilagring
- Optik
- Radar
- Biobrændsel
- LCD-skærme
- Submikroskopiske prøverør
Mens høje produktionsomkostninger i øjeblikket begrænser kommercielle applikationer, er mulighederne for nye produktionsmetoder og applikationer opmuntrende. Efterhånden som forståelsen af carbon nanorør udvides, så vil deres anvendelser også. På grund af deres unikke kombination af vigtige egenskaber har carbon nanorør potentialet til at revolutionere ikke kun dagligdagen, men også videnskabelig efterforskning og sundhedsydelser.
Mulige sundhedsrisici ved kulstofnanorør
CNT'er er et meget nyt materiale med lidt langvarig historie. Selvom ingen endnu er blevet syge som følge af nanorør, forskere prædiker forsigtighed, når de håndterer nanopartikler. Mennesker har celler, der kan behandle giftige og fremmede partikler, såsom røgpartikler. Men hvis en bestemt fremmed partikel enten er for stor eller for lille, er kroppen muligvis ikke i stand til at fange og forarbejde den partikel. Dette var tilfældet med asbest.
De potentielle sundhedsmæssige risici er ikke alarmerende, men personer, der håndterer og arbejder med carbon nanorør, bør tage de nødvendige forholdsregler for at undgå eksponering.