Jednotenné uhlíkové nanotrubice: odomknutie novej éry v oblasti materiálov
V tejto dobe rýchleho technologického rozvoja jednorazové uhlíkové nanotrubice (SWCNT) potichu menia pravidlá hry vo viacerých odvetviach. Ako jeden z najsľubnejších členov rodiny z uhlíkových nanomateriálov je tento „super materiál“ s priemerom iba 1-2 nanometrov a dĺžka až viacerých mikrometrov spúšťa tichú revolúciu v oblasti elektroniky, energie, medicíny a zložených materiálov.
Čo je jednosterná uhlíková nanotube?
Jednosterná uhlíková nanotrubica je dutá valcovitá štruktúra tvorená skrútením jednej vrstvy grafénového hárku. Atómy uhlíka v ňom sú usporiadané v hexagonálnom vzorke, čím vytvárajú perfektnú plástovú mriežku. Táto jedinečná štruktúra ju poskytuje úžasnými vlastnosťami: jej pevnosť je 100 -násobok sily ocele, ale jej hmotnosť je iba 1/6 ocele; Jeho elektrická vodivosť je lepšia ako vodivosť meďna; a jeho tepelná vodivosť presahuje vodivosť diamantu.
Úžasné pozorovanie jednosterných uhlíkových nanorúrok pod elektrónovým mikroskopom - taká malá štruktúra, ktorá má však potenciál zmeniť svet. Po viac ako dvoch desaťročiach výskumu sme konečne začali transformovať tento laboratórny zázrak na praktické aplikácie.
Stav aplikácie
V elektronike a polovodičových poliach: Jednotenné uhlíkové nanotrubice prelomia fyzikálne limity polovodičov na báze kremíka. Spoločnosti ako IBM vyvinuli tranzistory založené na uhlíkových nanotrubiciach, ktorých výkon ďaleko presahuje výkon tradičných kremíkových tranzistorov. Ešte vzrušujúcejšie je, že flexibilné elektronické zariadenia vyrobené z uhlíkových nanotrubíc umožnia skladacie telefóny a nositeľné zariadenia na obrazovke na dosiahnutie bezprecedentnej úrovne ľahkosti, tenkej a trvanlivosti.
Ukladanie energie:V poli lítiových batérií môže pridanie malého množstva jednosterných uhlíkových nanotrubíc významne zvýšiť vodivosť a štrukturálnu stabilitu elektród. Naše testovacie údaje ukazujú, že táto prídavná látka môže predĺžiť životnosť cyklu batérie o viac ako 30% a zvýšiť rýchlosť nabíjania o 40%. Pre priemysel elektrických vozidiel to znamená značné zmiernenie úzkosti v rozsahu.
Kompozitné posilnenie materiálu: integrácia jednosterných uhlíkových nanorúrok do plastových, kovových alebo keramických matíc vedie k bezprecedentnému ľahkému a vysokovýkonnému materiálu. Letecký priemysel začal prijímať tento nanokompozitný materiál na dosiahnutie zníženia hmotnosti a zlepšenia účinnosti. To, čo na mňa zapôsobilo, bol prípad určitého výrobcu robotov. Po použití nášho materiálu vystuženého uhlíkom nanotube sa trvanie letu produktu zvýšilo o 25%.
Technické výzvy a prielomy
Komercializácia jednosterných uhlíkových nanorúrok raz čelila dvom hlavným problémom: rozsiahla výroba a kontrola disperzie. Po rokoch technologickej akumulácie sme vyvinuli prípravný proces inovatívneho prípravného procesu inovatívneho katalytického chemického depozície pary (CCVD), ktorý dosiahol nepretržitú produkciu s vysokou čistotou a vysokým výnosom. Súčasne sme prostredníctvom technológie modifikácie povrchovej funkcionalizácie vyriešili problém disperzie uhlíkových nanotrubíc na rôznych substrátoch.