Co jsou uhlíkové nanotrubice?

Vědci nevědí všechno uhlík nanotrubičky nebo CNT zkrátka, ale vědí, že se jedná o velmi tenké lehké duté trubky vyrobené z atomů uhlíku. A uhlík nanotrubice je jako list grafitu, který je válcován do válce s výraznou hexagonální příhradovou konstrukcí tvořící list. Uhlíkové nanotrubice jsou extrémně malé; průměr jedné uhlíkové nanotrubice je jeden nanometr, což je jedna desetitisícina (1/10 000) průměr lidského vlasu. Uhlíkové nanotrubice mohou být vyráběny v různých délkách.

Uhlíkové nanotrubice se dělí podle jejich struktur: jednovrstvé nanotrubice (SWNTs), dvojstěnné nanotrubičky (DWNTs) a víceděnové nanotrubičky (MWNTs). Různé struktury mají individuální vlastnosti, díky nimž jsou nanotrubice vhodné pro různé aplikace.

Díky svým jedinečným mechanickým, elektrickým a tepelným vlastnostem představují uhlíkové nanotrubice vzrušující příležitosti pro vědecký výzkum a průmyslové a komerční aplikace. V průmyslu kompozitů existuje velký potenciál pro CNT.

Plamen svíčky přirozeně tvoří uhlíkové nanotrubice. Aby vědci použili uhlíkové nanotrubice ve výzkumu a vývoji vyráběného zboží, vyvinuli však spolehlivější metody výroby. I když se používá celá řada výrobních metod, chemická depozice par, obloukový výboj a laserová ablace jsou tři nejběžnější způsoby výroby uhlíkových nanotrubic.

Při chemické depozici par se uhlíkové nanotrubice pěstují ze semen kovových nanočástic posypaných substrátem a zahřívají se na 700 stupňů Celsia (1292 stupňů Fahrenheita). Dva plyny zavedené do procesu zahajují tvorbu nanotrubic. (Kvůli reaktivitě mezi kovy a elektrickými obvody, místo toho je používán oxid zirkoničitý kov pro nanočástice.) Chemická depozice par je nejoblíbenější komerční metodou Výroba.

Arc výboj byl první metoda použitá pro syntézu uhlíkových nanotrubic. Dvě uhlíkové tyče umístěné end-to-end jsou obloukové odpařeny za vzniku uhlíkových nanotrubic. I když je to jednoduchá metoda, uhlíkové nanotrubice musí být dále odděleny od par a sazí.

Laserová ablace spáruje pulzující laser a inertní plyn při vysokých teplotách. Impulzní laser odpařuje grafit a z par vytváří uhlíkové nanotrubice. Stejně jako u metody vypouštění elektrickým obloukem musí být uhlíkové nanotrubice dále čištěny.

Uhlíkové nanotrubice mají řadu cenných a jedinečných vlastností, včetně:

• Vysoká tepelná a elektrická vodivost
• Optické vlastnosti
• Flexibilita
• Zvýšená tuhost
• Vysoká pevnost v tahu (100krát silnější než ocel na jednotku hmotnosti)
• Lehká váha
• Rozsah elektrické vodivosti
• Schopnost být manipulován, ale stále silný

Při použití na výrobky poskytují tyto vlastnosti obrovské výhody. Například při použití v polymerech mohou objemové uhlíkové nanotrubice zlepšit elektrické, tepelné a elektrické vlastnosti produktů.

Dnes uhlíkové nanotrubice nacházejí uplatnění v mnoha různých produktech a vědci pokračují v objevování nových kreativních aplikací.

Aktuální aplikace zahrnují:

• Součásti jízdních kol
• Větrné turbíny
• Ploché displeje
• Mikroskopy skenovací sondy
• Senzorová zařízení
• Mořské barvy
• Sportovní vybavení, jako jsou lyže, baseballové pálky, hokejky, lukostřelecké šípy a surfy
• Elektrické obvody
• Baterie s delší životností
• Elektronika

Budoucí využití uhlíkových nanotrubic může zahrnovat:

• Oděvy (bodné a neprůstřelné)
• Polovodičové materiály
• Kosmická loď
• Prostorové výtahy
• Solární panely
• Léčba rakoviny
• Dotykové obrazovky
• Úschovna energie
• Optika
• Radar
• Biopalivo
• LCD
• Submikroskopické zkumavky

Zatímco vysoké výrobní náklady v současné době omezují komerční aplikace, možnosti nových výrobních metod a aplikací jsou povzbudivé. Jak se rozšiřuje porozumění uhlíkovým nanotrubicím, bude jejich použití také. Díky své jedinečné kombinaci důležitých vlastností mají uhlíkové nanotrubice potenciál k revoluci nejen v každodenním životě, ale také ve vědeckém výzkumu a zdravotní péči.

CNT jsou velmi nový materiál s malou dlouhodobou historií. Ačkoli žádný z nich dosud onemocněl v důsledku nanotrubic, Vědci hlásají opatrnost při manipulaci s nanočásticemi. Lidé mají buňky, které dokážou zpracovat toxické a cizí částice, jako jsou částice kouře. Pokud je však určitá cizí částice buď příliš velká nebo příliš malá, tělo nemusí být schopno zachytit a zpracovat tuto částici. To byl případ azbestu.

Potenciální zdravotní rizika nejsou příčinou poplachu, ale lidé, kteří manipulují a pracují s uhlíkovými nanotrubicemi, by měli přijmout nezbytná opatření, aby se vyhnuli expozici.