Hva er karbon nanorør?

Forskere vet ikke alt om karbon nanorør eller CNT-er for korte, men de vet at de er veldig tynne, lette, hule rør som består av karbonatomer. EN karbon nanotube er som et ark med grafitt som rulles inn i en sylinder, med karakteristiske sekskantede gitterverk som utgjør arket. Karbon nanorør er ekstremt små; diameteren til en karbon nanorør er en nanometer, som er en ti tusendels (1 / 10.000) diameter på et menneskehår. Karbon nanorør kan produseres i forskjellige lengder.

Karbon nanorør klassifiseres i henhold til deres strukturer: enveggs nanorør (SWNTs), dobbeltveggs nanorør (DWNTs) og flerveggs nanorør (MWNTs). De forskjellige strukturene har individuelle egenskaper som gjør nanorørene passende for forskjellige bruksområder.

På grunn av sine unike mekaniske, elektriske og termiske egenskaper, gir karbon nanorør spennende muligheter for vitenskapelig forskning og industrielle og kommersielle anvendelser. Det er mye potensiale for CNT-er i komposittindustrien.

Hvordan lages karbon nanorør?

instagram viewer

Stearinlys flammer danner karbon nanorør naturlig. For å bruke karbon nanorør i forskning og i utviklingen av produserte varer, utviklet forskere imidlertid mer pålitelige produksjonsmetoder. Mens en rekke produksjonsmetoder er i bruk, er kjemisk dampavsetning, lysbueutladning og laserablasjon de tre vanligste metodene for å produsere karbon nanorør.

Ved kjemisk dampavsetning dyrkes karbon-nanorør fra metall-nanopartikkelfrø som drysses på et underlag og oppvarmes til 700 grader Celsius (1292 grader Fahrenheit). To gasser innført i prosessen starter dannelsen av nanorørene. (På grunn av reaktivitet mellom metaller og elektriske kretsløp, brukes zirkoniumoksid noen ganger i stedet for metall for nanopartikkelfrøene.) Kjemisk dampavsetning er den mest populære metoden for kommersiell bruk produksjon.

Bueutladning var den første metoden som ble brukt for å syntetisere karbon nanorør. To karbonstenger som er plassert ende-til-ende, blir bue-fordampet for å danne karbon-nanorørene. Selv om dette er en enkel metode, må karbon nanorørene skilles ytterligere fra dampen og sot.

Laserablasjon parrer en pulserende laser og en inert gass ved høye temperaturer. Den pulserte laseren fordamper grafitten og danner karbon nanorør fra dampene. Som med lysbueutladningsmetoden, må karbon nanorørene renses ytterligere.

Fordeler med karbon nanorør

Karbon nanorør har en rekke verdifulle og unike egenskaper, inkludert:

  • Høy termisk og elektrisk ledningsevne
  • Optiske egenskaper
  • fleksibilitet
  • Økt stivhet
  • Høy strekkfasthet (100 ganger sterkere enn stål per vektenhet)
  • Lett
  • Område for elektrokonduktivitet
  • Evnen til å bli manipulert, men fortsatt sterk

Når de brukes på produkter, gir disse egenskapene enorme fordeler. For eksempel, når de brukes i polymerer, kan karbon-nanorør forbedre de elektriske, termiske og elektriske egenskapene til produktene.

Bruksområder og bruksområder

I dag finner karbon nanorør applikasjoner i mange forskjellige produkter, og forskere fortsetter å utforske nye kreative applikasjoner.

Nåværende applikasjoner inkluderer:

  • Sykkelkomponenter
  • Vindturbiner
  • Flatskjerm
  • Skanning av sondemikroskop
  • Føler enheter
  • Marine malinger
  • Sportsutstyr, for eksempel ski, baseball flaggermus, hockey pinner, bueskyting piler og surfebrett
  • Elektriske kretsløp
  • Batterier med lengre levetid
  • Elektronikk

Fremtidig bruk av karbon nanorør kan omfatte:

  • Klær (stiksikker og skuddsikker)
  • Halvledermaterialer
  • Romfartøy
  • Romheiser
  • Solcellepaneler
  • Kreftbehandling
  • Berøringsskjermer
  • Energilagring
  • optikk
  • Radar
  • biodrivstoff
  • LCD-skjermer
  • Submikroskopiske prøverør

Mens høye produksjonskostnader for tiden begrenser kommersielle applikasjoner, er mulighetene for nye produksjonsmetoder og bruksområder oppmuntrende. Når forståelsen av karbon nanorør utvides, vil også bruksområdene deres. På grunn av sin unike kombinasjon av viktige egenskaper, har karbon nanorør potensialet for å revolusjonere ikke bare dagliglivet, men også vitenskapelig utforskning og helsevesen.

Mulige helserisiko for karbon nanorør

CNT-er er et veldig nytt materiale med lite langvarig historie. Selv om ingen ennå har blitt syke som følge av nanorør, forskere forkynner forsiktighet når de håndterer nanopartikler. Mennesker har celler som kan behandle giftige og fremmede partikler som røykpartikler. Imidlertid, hvis en viss fremmed partikkel enten er for stor eller for liten, vil kroppen kanskje ikke være i stand til å fange opp og prosessere ut den partikkelen. Dette var tilfellet med asbest.

Den potensielle helserisikoen er ikke alarmerende, men personer som håndterer og arbeider med karbonananorør bør ta de nødvendige forholdsregler for å unngå eksponering.

instagram story viewer