Czym są nanorurki węglowe?

Nanorurki węglowe to mikroskopijne struktury nadcząsteczkowe, zbudowane z jednej warstwy atomów, które są zwinięte w rurkę o średnicy rzędu nanometra. Ze względu na dużą wytrzymałość oraz elastyczność, nanorurki węglowe można wykorzystywać do budowy nanomaszyn, a także metamateriałów. Czytaj dalej i poznaj specyfikę nanorurek węglowych.

Nanorurki węglowe mogą stać się kamieniami milowymi w rozwoju nanoprzemysłu. Sam rynek nanorurek węglowych przed kilkoma laty został wyceniony na 1,13 mld dolarów w skali całego świata i zdaniem wielu ekspertów czeka go świetlana przyszłość.

Nanorurki węglowe – skąd to całe zamieszanie?

Nanorurki węglowe (z ang. CNT, skrót od Carbon Nanotubes) są zbudowane z wielu warstw atomów węgla. Proces ich tworzenia, polega na wielokrotnym nakładaniu na siebie wspomnianych warstw i precyzyjnym walcowaniu ich, w celu stworzenia odpowiedniej struktury cylindrycznej. Powstałe w tym celu węglowe nanorurki, wyróżniają olbrzymią przewodnością cieplną.

Wiele badań dowiodło, że przewodność cieplna węglowych nanorurek, otrzymanych opisaną metoda, jest średnio pięć razy wyższa niż przewodność cieplna miedzi. To jednak nie koniec rewelacyjnych właściwości nanorurek węglowych. Te mikroskopijne struktury wykazują świetną przewodność elektryczną, a przede wszystkim olbrzymią wytrzymałość mechaniczną, która zgodnie z wynikami wielu badań wskazuje na ok. 20-krotnie większą wytrzymałość niż analogiczne materiały wykonane ze stali.

Średnica nanorurek węglowych może wynosić od jednego nanometra do rozmiarów nawet milion razy większych. Nanorurki węglowe wykazują świetne właściwości bez względu na swój rozmiar. Warto wspomnieć, że z punktu widzenia chemicznego, nanorurki węglowe są złożone jedynie z wiązań pomiędzy atomami o specyficznej hybrydyzacji. Dzięki niej, wiązania pomiędzy atomami węgla tworzą diamentami, co determinują bardzo dużą wytrzymałość, zwłaszcza na rozciąganie, a także własności elektryczne.

Wartym zauważenia jest również proces tworzenia się nanorurek węglowych. Nanorurki zlepiają się samoczynnie, co jest spowodowane zjawiskiem oddziaływania Van der Waalsa. Zlepione nanorurki węglowe przypominają włókna.

Rodzaje nanorurek węglowych

Wyróżnia się cztery rodzaje nanorurek węglowych: jednościenne, fuleryty, nanotorusy, a także wielościenne. Nanorurki jednościenne są zbudowane z jednej warstwy atomów, zwiniętej w rurkę o średnicy rzędu nanometra. To, co odróżnia nanorurki jednościenne od nanorurek wielowarstwowych, to wysokie własności elektryczne, które pretendują te rozwiązania do grona kandydatów do układów elektronicznych przyszłości.

Za pomocą jednościennych nanorurek węglowych, można konstruować przewody o minimalny oporze, jak również bramki logiczne. Warto jednak wspomnieć, że obecnie wytwarzanie jednościennych nanorurek węglowych jest o bardzo drogie i stosunkowo mocno skomplikowane. Ciekawym rodzajem nanorurek są nanotorusy. To nanorurki węglowe o budowie przypominającej torusa. Jak się okazuje, tego rodzaju nanorurki mają olbrzymie własności magnetyczne, wyróżniające się ogromnym momentem magnetycznym.