Какво представляват въглеродните нанотръби?

Учените не знаят всичко за въглероден нанотръби или CNT за кратко, но те знаят, че те са много тънки леки кухи тръби, изградени от въглеродни атоми. А въглероден нанотръбата е като лист от графит, който се навива в цилиндър, с отличителна шестоъгълна решетка, съставляваща листа. Въглеродните нанотръби са изключително малки; диаметърът на една въглеродна нанотръба е един нанометър, което е една десетхилядна (1/10 000) диаметър на човешка коса. Въглеродните нанотръби могат да бъдат произведени с различна дължина.

Въглеродните нанотръби се класифицират според техните структури: едностенни нанотръби (SWNT), двустенни нанотръби (DWNT) и многостенни нанотръби (MWNT). Различните структури имат индивидуални свойства, които правят нанотръбите подходящи за различни приложения.

Поради своите уникални механични, електрически и топлинни свойства, въглеродните нанотръби представляват вълнуващи възможности за научни изследвания и промишлени и търговски приложения. Има много потенциал за CNT в производството на композитни материали.

Пламъците на свещите образуват естествено въглеродни нанотръби. За да използват въглеродните нанотръби в научните изследвания и при разработването на произведени стоки обаче, учените разработиха по-надеждни методи за производство. Докато се използват редица производствени методи, отлагането на химически пари, изхвърлянето на дъгата и лазерната аблация са трите най-често срещани метода за производство на въглеродни нанотръби.

При химическо отлагане на пари въглеродните нанотръби се отглеждат от метални семена от наночастици, поръсени върху субстрат и загряти до 700 градуса по Целзий (1292 градуса по Фаренхайт). Два газове, въведени в процеса, започват образуването на нанотръбите. (Поради реакционната способност между металите и електрическата верига, на мястото на. Понякога се използва циркониев оксид метал за семената на наночастиците.) Химическото отлагане на пари е най-популярният метод за търговски цели производство.

Дъговото изхвърляне е първият метод, използван за синтезиране на въглеродни нанотръби. Две въглеродни пръчки, поставени от край до дъга, се изпаряват, за да образуват въглеродните нанотръби. Въпреки че това е прост метод, въглеродните нанотръби трябва да бъдат допълнително отделени от парите и саждите.

Лазерната аблация свързва пулсиращ лазер и инертен газ при високи температури. Импулсният лазер изпарява графита, образувайки въглеродни нанотръби от изпаренията. Подобно на метода за дъгово изпускане, въглеродните нанотръби трябва да бъдат допълнително пречистени.

Въглеродните нанотръби имат редица ценни и уникални свойства, включително:

• Висока топло- и електрическа проводимост
• Оптични свойства
• гъвкавост
• Повишена скованост
• Висока якост на опън (100 пъти по-силна от стоманата на единица тегло)
• лек
• Обхват на електропроводимост
• Възможността за манипулиране все още остава силна

Когато се прилагат върху продукти, тези свойства осигуряват огромни предимства. Например, когато се използват в полимери, насипните въглеродни нанотръби могат да подобрят електрическите, топлинните и електрическите свойства на продуктите.

Днес въглеродните нанотръби намират приложение в много различни продукти, а изследователите продължават да изследват нови творчески приложения.

Текущите приложения включват:

• Компоненти за велосипеди
• Вятърни турбини
• Дисплеи с плосък панел
• Сканиращи микроскопи за сонда
• Сензорни устройства
• Морски бои
• Спортно оборудване, като ски, бейзболни бухалки, хокейни пръчки, стрели за стрелба с лък и сърф
• Електрическа верига
• Батерии с по-дълъг живот
• електроника

Бъдещи употреби въглеродни нанотръби могат да включват:

• Облекло (устойчиво на пробождане и брониране)
• Полупроводникови материали
• космически кораб
• Космически асансьори
• Слънчеви панели
• Лечение на рак
• Сензорни екрани
• Енергиен запас
• оптика
• радар
• биогориво
• LCD монитори
• Субмикроскопични епруветки

Докато високите производствени разходи понастоящем ограничават търговските приложения, възможностите за нови производствени методи и приложения са обнадеждаващи. Тъй като разбирането на въглеродните нанотръби се разширява, толкова ще нараства и тяхното използване. Поради уникалната си комбинация от важни свойства, въглеродните нанотръби имат потенциал да революционизират не само ежедневието, но и научните изследвания и здравеопазването.

CNT са съвсем нов материал с малко дългосрочна история. Въпреки че никой все още не се е разболял в резултат на нанотръби, учените проповядват предпазливост при работа с наночастици. Хората имат клетки, които могат да обработват токсични и чужди частици, като частици дим. Ако обаче определена чужда частица е или твърде голяма, или твърде малка, тялото може да не е в състояние да улови и обработи тази частица. Такъв беше случаят с азбеста.

Потенциалните рискове за здравето не са причина за тревога, но хората, работещи и работещи с въглеродни нанотръби, трябва да вземат необходимите предпазни мерки, за да избегнат излагането им.