Forskare vet inte allt om kol nanorör eller CNT: er för kort, men de vet att de är väldigt tunna, lättvikta ihåliga rör som består av kolatomer. EN kol nanotube är som ett ark med grafit som rullas in i en cylinder, med distinkta sexkantiga gitterverk som utgör arket. Kolnanorör är extremt små; diametern på en kol nanorör är en nanometer, som är en tiotusendel (1 / 10.000) diametern för ett människohår. Kolananorör kan produceras i olika längder.
Kolnanorör klassificeras enligt deras strukturer: enväggs nanorör (SWNT), dubbelväggs nanorör (DWNTs) och flerväggs nanorör (MWNT). De olika strukturerna har individuella egenskaper som gör nanorören lämpliga för olika applikationer.
På grund av deras unika mekaniska, elektriska och termiska egenskaper ger kolnanorör spännande möjligheter för vetenskaplig forskning och industriella och kommersiella tillämpningar. Det finns mycket potential för CNT i kompositindustrin.
Hur tillverkas kolananorör?
Ljusflammor bildar kolananorör naturligt. För att använda kolananorör i forskning och i utvecklingen av tillverkade varor utvecklade forskare dock mer pålitliga produktionsmetoder. Medan ett antal produktionsmetoder används är kemisk ångavsättning, bågeutladdning och laserablering de tre vanligaste metoderna för framställning av kolananorör.
Vid kemisk ångavsättning odlas kolananorör från nanopartikelfrö av metall som ströks på ett underlag och värms till 700 grader Celsius (1292 grader Fahrenheit). Två gaser som införts i processen startar bildandet av nanorören. (På grund av reaktivitet mellan metaller och elektriska kretsar används zirkoniumoxid ibland istället för metall för nanopartikelfrön.) Kemisk ångavsättning är den mest populära metoden för kommersiella produktion.
Bågeutladdning var den första metoden som användes för att syntetisera kolananorör. Två kolstänger placerade från ände till ände bågförångas för att bilda kolananorören. Även om detta är en enkel metod, måste kolananorören separeras ytterligare från ångan och soten.
Laserablation parar en pulserande laser och en inert gas vid höga temperaturer. Den pulserade lasern förångar grafiten och bildar kolananorör från ångorna. Liksom med bågeutladdningsmetoden måste kolnanorören renas ytterligare.
Fördelar med kol nanorör
Kolnanorör har ett antal värdefulla och unika egenskaper, inklusive:
- Hög termisk och elektrisk konduktivitet
- Optiska egenskaper
- Flexibilitet
- Ökad styvhet
- Hög draghållfasthet (100 gånger starkare än stål per viktenhet)
- Lättviktig
- Område för elektrokonduktivitet
- Förmågan att manipuleras är ändå stark
När de används på produkter ger dessa egenskaper enorma fördelar. Till exempel, när de används i polymerer, kan nanorör i bulk kol förbättra de elektriska, termiska och elektriska egenskaperna hos produkterna.
Applikationer och användningsområden
Idag hittar kolananorör tillämpning i många olika produkter, och forskare fortsätter att utforska nya kreativa applikationer.
Nuvarande applikationer inkluderar:
- Cykelkomponenter
- Vindturbiner
- Plattskärmar
- Skanna sondmikroskop
- Avkänningsenheter
- Marinmålningar
- Sportutrustning, som skidor, baseball fladdermöss, hockeypinnar, bågskytte och surfbrädor
- Elektriska kretsar
- Batterier med längre livslängd
- Elektronik
Framtida användningar av kol nanorör kan inkludera:
- Kläder (stick-proof och skottsäker)
- Halvledarmaterial
- Rymdskepp
- Rymdshissar
- Solpaneler
- Cancer behandling
- Pekskärmar
- Energilagring
- Optik
- Radar
- biobränsle
- LCD-skärmar
- Submikroskopiska provrör
Medan höga produktionskostnader för närvarande begränsar kommersiella applikationer, är möjligheterna för nya produktionsmetoder och applikationer uppmuntrande. När förståelsen av kolananorör expanderar, kommer deras användning också att användas. På grund av deras unika kombination av viktiga egenskaper, har kolananorör potentialen att revolutionera inte bara vardagen utan också vetenskaplig utforskning och hälsovård.
Möjliga hälsorisker av kol nanorör
CNT är ett mycket nytt material med lite långsiktig historia. Även om ingen ännu har blivit sjuk på grund av nanorör, forskare predikar försiktighet när de hanterar nanopartiklar. Människor har celler som kan bearbeta giftiga och främmande partiklar som rökpartiklar. Men om en viss främmande partikel antingen är för stor eller för liten, kan kroppen kanske inte fånga och bearbeta den partikeln. Detta var fallet med asbest.
De potentiella hälsoriskerna orsakar inte oro, men personer som hanterar och arbetar med kolananorör bör vidta nödvändiga försiktighetsåtgärder för att undvika exponering.