צינורות פחמן: חומרי העל של העולם המיקרוסקופי

בין משפחת ננו -חומרים, צינורות ננו -צינורות פחמן הם אחד הכוכבים המסנוורים ביותר . חומר צינורי זה, שנוצר על ידי סלסול אטומי פחמן במבנה משושה, יש קוטר שנע בין כמה ננומטרים, ובכל זאת, ניתן להבחין במדעי הנאנומטרים, כמי שמאפשרת למדעי הנאנומטרים. העולם ". מאז שגילתה רק לפני כמה עשורים, היא עברה מהמעבדה ליישומים תעשייתיים, ושינתה עמוק את הנוף הטכנולוגי בשדות מרובים {}}}

I . מבנה קובע ביצועים: "היתרונות המובנים" של צינורות פחמן
המאפיינים המדהימים של צינורות פחמן נובעים בעיקר מהמבנה המולקולרי הייחודי שלהם . ניתן לראות בו מבנה צינורי חלק שנוצר על ידי סלסול שכבה יחידה של גרפיט {}}}, תלוי בשיטת התלתל, הם יכולים לסווג סוגים שונים כגון ארמיאיר, סוג {סוג {סוג {onty סוג {ch {ch {ch {ch {ch out our {ch {ch {ch {ch {ch {ch {ch {ch {ch {ch (ed {ch (ed typy {ygl { צינורות פחמן מציגים מוליכות חשמלית מעולה, כמעט מתחרה זו של נחושת מתכתי .
מבנה צינורי זה מעניק לו תכונות קיצוניות מרובות: חוזק המתיחה שלו הוא פי 100 מזה של פלדה, ובכל זאת צפיפותו היא רק 1/6 מפלדה; המוליכות התרמית שלה עולה על זו של היהלום והיא פי כמה מזו של הנחושת; יש לו גם גמישות טובה, המסוגלת להתכופף לצורות שונות מבלי לשבור . באופן מסקרן עוד יותר, תכונות אלה אינן בלעדיות הדדיות - צינור פחמן יחיד יכול להיות בו זמנית להיות בעל חוזק סופר, אולטרה -אור, 6} מוליכות חשמלית, ומוליכות תרמית, שהיא כמעט בלתי אפשרית להשיג בחומרים מסורתיים {}}}}}}}} {}.

2. ממעבדה לקו ייצור: תיעוש יתרונות ביצועים
היתרונות הביצועיים של צינורות פחמן נושאים פירות בשדות שונים . בתחום האלקטרוניקה, זה נחשב למתחרה חזק עבור הדור הבא של חומרי חיבור בין הדור, {}}} חוטים מסורתיים של סיליקון, יתמודדו עם עמידות חריפה, אך גם חוטים של ננוסיה, תוך שהם ננוסאט לא נמנע על ידי ננוסיה, אך ננו-ננוסיה, לא נמנוס, טמפרטורות גבוהות יותר . נכון לעכשיו, צוות המחקר שלנו בסין הכין בהצלחה שבבי ננו -צינורות פחמן, כאשר הביצועים הגיעו לרמה המובילה הבינלאומית .
בתחום החומרים המורכבים, תוספת של צינורות פחמן יכולה לחדש חומרים מסורתיים . הוספת 0 . 1% מצינורות הפחמן לפלסטיק יכולה להגדיל את המוליכות שלו במספר סדרי גודל, תוך שמירה על מאפייני העיבוד הקלים של הפלסטיק; הוספתו לבטון יכולה להגביר את חוזק הדחיסה של החומר ב -30%, וגם לתת לבטון את היכולת לחישה עצמית, לפקח על נזק מבני בזמן אמת.
בשדה האנרגיה, צינורות פחמן הם חומרי אלקטרודה אידיאליים . לקפיצי -על המיוצרים איתם הם בעלי מהירות טעינה מהר יותר פי 10 מהסוללות ליתיום מסורתיות, וחיי המחזור יכולים להגיע 100, 000 פעמים; הוספת צינורות פחמן לסוללות ליתיום-יון יכולה לשפר את יעילות הטעינה והפרקה והבטיחות של הסוללה . נתוני הבדיקה של מיזם אנרגיה חדש מסוים מראה כי הסוללה עם אלקטרודות מורכבות של ננו-צינורות יכולות להגדיל את טווח הנסיעה ב- 15%{7}}

3. אפשרויות בלתי מוגבלות בתרחישי יישומים
גבולות היישום של צינורות פחמן מרחיבים כל העת . בשדה האווירי, הם משמשים לייצור רכיבים קלים וחוזק גבוה לחללית, תוך הפחתת משקל השיגור תוך שיפור הבטיחות המבנית; בתחום הרפואי, צינורות פחמן ששונו פונקציונליים יכולים לשמש כנושאי תרופות, למסור במדויק תרופות לאזורים המושפעים ולהפחית את הנזק לתאים רגילים.
בממשל סביבתי, ממברנות הסינון העשויות צינורות פחמן יכולים לספוג ביעילות יוני מתכות כבדות ומזהמים אורגניים במים . יעילות הסינון היא 5-10 פעמים מזה של פילטרים מסורתיים וניתן להשתמש בהם מחדש; בתחום האלקטרוניקה הגמישה, בשילוב עם מצעים גמישים, ניתן להשתמש בהם ליצירת עורות אלקטרוניים לבישים, תצוגות גמישות ומכשירים אחרים {}}} חיישן גמיש של ננו-צינור פחמן שפותח על ידי חברת טכנולוגיה מסוימת יכול לחוש 0 {} 1} 1 מיקרומטר בגודל זעיר, עם רגיש מחיישנים מרגישים.

4. אתגרים ועתיד: הפיכת "חומרי סופר" לחלק מחיינו
למרות הביצועים המצוינים שלהם, היישום הגדול בקנה מידה של צינורות פחמן עדיין עומד בפני כמה אתגרים . נכון לעכשיו, עלות הייצור של צינורות פחמן באיכות גבוהה עדיין גבוהה יחסית, והעקביות במהלך ייצור האצווה קשה לשליטה מדויק; יתר על כן, בטיחותם הביולוגית עדיין דורשת מחקר ואימות לטווח הארוך, מה שמגביל במידה מסוימת את היקף היישום שלהם .
עם זאת, עם קידום טכנולוגיית ההכנה, בעיות אלה נפתרות בהדרגה . שיפור שיטת התצהיר האדי הכימי הקטליטי הפחית את עלות הייצור של צינורות פחמן ב 90% בעשר שנים; הצגת טכנולוגיית הבינה המלאכותית אפשרה שליטה מדויקת בתהליך הצמיחה של צינורות פחמן, תוך שיפור משמעותי של עקביות המוצר .
בעתיד, ככל שהטכנולוגיה מתבגרת עוד יותר, צינורות פחמן צפויים להשיג יישום בקנה מידה גדול בשדות רבים יותר: החל מסכי סמארטפון הניתנים לכפיפה ועד אפלים קלים ויציבים של כדורים חסרי כדורים, החל מתאים סולאריים יעילים ועד ציוד אבחון רפואי מדויק {}}} "חומר סופר" זה מעולם המיקרוסקופיה הוא בעלאת התקדמות בהדרגה, incodentical, inteptentical, intepton to incodentical inducontical, inteptentical, inteptentical, inteptentical, inteptentical, inpentocontony, שדרוג .