نانولوله های کربنی دارای چه کاربردهایی و خواصی هستند ؟ انواع نانولوله های کربنی

نانولوله‌های کربنی دارای چه کاربردهایی و خواصی هستند ؟ انواع نانولوله های کربنی

نانولوله های کربنی

نانولوله‌ های کربنی بخاطر داشتن خاصیت های مکانیکی، خاصیت حرارتی ، نوری و الکتریکی در صنایع مختلفی کاربرد های متنوعی دارند.

برای مثال میتوان ساخت نانوکامپوزیت‌هایی با خواص ویژه بالا و ادوات الکترونیکی را نام برد .

در ادامه مطلب به ویژگی ها ، کاربرد ها ، خواص و انواع نانولوله های کربنی خواهیم پرداخت.

نانولوله‌های کربنی و خواص آن 

نانولوله‌های کربنی یکی از معروف‌ترین و پرکاربردترین نانوساختارها هستند.

نانولوله‌ های کربنی دارای خواص ویژه مکانیکی بسیار بالایی هستند.

یعنی با وزن خیلی کم، خواص مکانیکی بسیار مطلوبی دارند.

مدول الاستیک نانولوله‌های کربنی تا Tpa۱ گزارش شده است.

این مقدار در حالی است که مدول الاستیک الماس حدود Tpa۱/۲ است .

از نظر خواص حرارتی و الکتریکی، طبق گزارشات، این نانولوله‌ها تا دمای ۲۸۰۰ درجه سانتی‌گراد در خلاء دارای پایداری حرارتی بوده،

همچنین هدایت حرارتی دو برابر الماس دارند و حامل جریان الکتریکی تا ۱۰۰۰ برابر بالاتر از مس هستند.

نانولوله‌کربنی برای اولین بار توسط ایجیما در سال ۱۹۹۱ کشف شد و اولین پلیمر نانوکامپوزیتی که نانولوله‌کربنی به عنوان پرکننده در آن استفاده شده بود در سال ۱۹۹۴ توسط آجایان گزارش شد.

نانولوله‌ های کربنی دارای انعطاف‌پذیری بالا، چگالی جرمی کم و نسبت ابعادی بزرگ (معمولا۱۰۰-۱۰۰۰) می‌باشند.

ترکیب منحصر به فرد خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی؛ آنها را گزینه مناسبی جهت جایگزینی و یا استفاده در کنار نانوپرکننده‌های معمول در نانوکامپوزیت‌های پلیمری جهت دستیابی به خواص چندمنظوره می‌کند.

بعضی از این نانولوله‌های کربنی مستحکم‌تر از فولاد، سبک‌تر از آلومینیوم و رساناتر از مس هستند.

به خاطر ساختارهای الکترونی تقریبا یک بعدی در آنها، این نانولوله‌ها می‌توانند الکترون‌ها را در راستای طولشان بدون پراکندگی قابل توجهی منتقل کنند.

برای مثال طول پویش آزاد نانولوله‌کربنی تک‌لایه و رسانا در حدود چندین میکرون می‌باشد؛ درنتیجه طول پویش آزاد میانگین بالاتر از طول نانولوله‌های کربنی می‌تواند باشد.

این به معنای انتقال بالستیک الکترون است. این عامل باعث رسانش الکتریکی بسیار بالا در آنها شده است.

انواع نانولوله های کربنی

در یک نوع دسته‌بندی نانولوله‌های کربنی را می‌شود به دو دسته نانولوله‌ های کربنی تک دیواره یا SWCNT و نانو لوله‌های کربنی چند دیواره یا MWCNT تقسیم‌بندی کرد.

در شکل این دو نوع ساختار نشان داده شده است.

نانولوله‌ های کربنی تک دیواره شامل تک لایه گرافنی است که به شکل لوله در آمده و معمولا قطری در حدود ۱-۲ نانومتر دارد.

ساخت این نوع از نانولوله‌های کربنی بسیار سخت است و قیمتشان نیز بسیار گران است؛ ولی رسانایی الکتریکی و حرارتی آنها بسیار بالاست.

نانولوله‌های کربنی چند دیواره، شامل چندین لایه گرافن استوانه‌ای شکل به صورت هم‌محور با هم هستند

که فاصله بین لایه‌های آنها در حدود ۰/۳۴ نانومتر است. قطر خارجی نانولوله‌های کربنی چنددیواره بین ۲/۵-۵۰ نانومتر و قطرداخلی آنها نیز بین ۱/۵-۱۵ نانومتر می‌باشد.

انواع نانولوله های کربنی

کاربرد نانولوله‌های کربنی

نانولوله‌ های کربنی دارای کاربردهای بسیار وسیعی هستند.

برخی از کاربردهای با اهمیت‌تر آنها عبارتند از:

حمل و نقل: در بدنه و تقویت خواص اجزا خودرو، هواپیما و قایق

الکترونیک: بسته‌بندی الکترونیکی، محافظ از تداخل‌های الکترومغناطیسی و سنسورها

انرژی: باتری‌های لیتیوم-یون

کاربردهای صنعتی: نفت و گاز، قطعات لاستیکی دینامیک، پوشش‌ها، وسایل ورزشی و تجهیزات حرارتی که الکتریسیته را به گرما تبدیل می‌کنند .

گردآوری: کیوسک نانو