巴克管-应用

背景

碳的特殊性质与巴克管(单壁碳纳米管)的分子完善性相结合,赋予它们极高的材料性能,如导电性和导热性、强度、刚度和韧性。元素周期表中没有其他元素以碳-碳键的强度在扩展网络中与自身结合。每个原子提供的离域π电子可以在整个结构中自由移动,而不是与施主原子呆在一起,从而产生第一个具有金属型导电性的分子。高频碳-碳键振动提供了比金刚石更高的固有热导率。

然而,在大多数材欧洲杯足球竞彩料中,实际观察到的材料特性——强度、电导率等——由于结构中出现缺陷而大大降低。例如,高强度钢通常在其理论断裂强度的1%左右失效。然而,巴基管的数值非常接近他们的理论极限,因为他们的完美的结构-他们分子完美.这是巴基管独特故事的一部分。

巴基管是真正的纳米技术的一个例子:直径只有一纳米,但分子可以被化学和物理操纵。它们在材料、电子、化学加工和能源管理方面开启了令人难以置信的应用。欧洲杯足球竞彩

应用程序

巴基管具有非凡的导电性、导热性和机械性能。它们可能是最好的电子场发射体。它们是纯碳的聚合物,可以用极其丰富的碳化学成分进行反应和操纵。这为修饰结构、优化溶解性和分散性提供了机会。

非常重要的是,巴基管在分子上是完美的,这意味着它们在纳米管结构中没有性能退化的缺陷。因此,它们的物质属性可以接近它们固有的非常高的水平。

这些非凡的特性赋予了巴基管在众多应用中的潜力。

场致发射

巴基管是所有材料中最著名的场发射体。这是可以理解的,考虑到它们的高导电性,以及它们的尖端无可比拟的锋利(尖端越锋利,电场越集中,导致场发射;这和避雷针锋利的原因是一样的)。尖的锋利也意味着它们在特别低的电压下发射,这是一个重要的事实,以建设电子设备利用这一特点。巴基管可以携带惊人的高电流密度,可能高达1013 A/cm2.此外,电流非常稳定[B.Q.魏,et al。达成。理论物理。Lett. 79 1172(2001)]。

这种特性的一个直接应用是在场发射平板显示器上,引起了人们极大的兴趣。与传统的阴极射线管显示器中的单个电子枪不同,显示器中的每个像素都有一个或多个单独的电子枪。高电流密度、低导通电压和工作电压以及稳定、长寿命的特性使BuckyTube吸引了场发射极,从而实现了这一应用。

利用巴基管场发射特性的其他应用包括:一般冷阴极光源、避雷器和电子显微镜光源。

导电塑料

在过去的半个世纪中,塑料的大部分历史都是作为金属的替代品。在结构应用方面,塑料已经取得了巨大的进展,但在需要导电性的地方,塑料是众所周知的良好的电绝缘体。

这一缺陷可以通过在塑料中加入导电填料来克服,如炭黑和石墨纤维(较大的纤维用于制作高尔夫球杆和网球拍)。然而,提供必要的导电性所需的载荷通常很高,这导致了沉重的部件,更重要的是,塑料部件的结构性能严重退化。

众所周知,填料的长宽比越高,所需的负载越低,以达到给定的导电水平。在这个意义上,巴基管是理想的,因为它们拥有所有碳纤维中最高的纵横比。此外,即使在超低载荷下,它们形成绳索的自然倾向也提供了非常长的导电路径。

利用巴基管这种特性的应用包括EMI/RFI屏蔽复合材料和外壳、垫圈和其他用途的涂层;防静电(ESD),防静电材料和(甚至透明!)涂层;欧洲杯足球竞彩和雷达吸波材料。欧洲杯足球竞彩

能量储存

巴克管具有作为电池和电容器电极材料所需的固有特性,这两种技术的重要性迅速增加。Buckytubes具有极高的表面积(~1000 m2/g),良好的导电性,非常重要的是,它们的线性几何形状使其表面易于接近电解质。

研究表明,在用于锂离子电池的所有碳材料中,巴克管的可逆容量最高[B.Gao,Chem.Phys.Lett.327,69(2000)]。此外,buckytubes是超级电容器电极的优秀材料[R.Z.Ma,et al.,Science In China Series E-Technology Sciences 43 178(2000)],目前正在市场上销售。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

巴基管也适用于各种燃料电池组件。它们有许多特性,包括高表面积和热导率,使它们在PEM燃料电池中用作电极催化剂支持。由于它们的高导电性,它们也可用于气体扩散层以及电流收集器。Buckytubes的高强度和耐重量特性也证明了其作为燃料电池复合材料组件的价值,在运输应用中耐久性是非常重要的。

导电的广告hesives和连接器

巴基管作为屏蔽、ESD材料等中使用的导电填料具有吸引力的同样问题,使其对电子材料具有吸引力,例如粘合剂和其他连接器(例如焊料)。欧洲杯足球竞彩

分子电工实习onics

在过去的五年里,用基本材料——分子——构建电子电路的想法得到了复兴,这是纳米技术的一个关键组成部分。在任何电子电路中,尤其是当尺寸缩小到纳米级时,开关和其他有源器欧洲杯足球竞彩件之间的互连变得越来越重要。

它们的几何结构、导电性和精确推导的能力使buckytubes成为分子电子学连接的理想候选。此外,它们本身也被证明是开关。

热材料欧洲杯足球竞彩

buckytubes创纪录的各向异性导热系数使热需要从一个地方转移到另一个地方的应用成为可能。这样的应用是电子技术,特别是高级计算,非制冷芯片现在通常达到100多个oC。

c。c。D。沃尔特斯等人,化学。理论物理。Lett. 338,14(2001)]是实现令人难以置信的高效导热的一步。此外,带有巴基管的复合材料已被证明在小载荷下显著提高体导热系数。

结构复合材料

巴基管的世界纪录不仅限于电导率和导热率,还包括机械性能,如刚度、韧性和强度。这些特性导致了大量利用它们的应用,包括高级复合材料需要高值的一个或多个这些特性。

纤维和织物

最近,已经证实了由纯巴基管纺制的纤维[R.H.Baughman,Science 2901310(2000)],并与巴基管复合纤维一起经历了快速发展。这种超强纤欧洲杯线上买球维将应用于车身和车辆装甲、传输线电缆、机织物和纺织品。

催化剂支持

巴克管具有本质上的高表面积;事实上,每个原子不仅仅是在表面上——每个原子都是在表面上两个表面,内部和外部!结合能够将任何化学物质附着在其侧壁上的能力,为独特的催化剂载体提供了机会。它们的导电性也可用于寻找新的催化剂和催化行为。

生物医学应用

巴基管在生物医学应用方面的探索才刚刚开始,但具有巨大的潜力。细胞已经被证明可以在巴基管上生长,所以它们似乎没有毒性作用。这些电池也不会粘附在巴基管上,这可能会在修复术涂层和船舶防污涂层等方面产生应用。

用化学方法修饰巴基管侧壁的能力也可以用于生物医学应用,如血管支架、神经元生长和再生。

其他应用程序

巴基管还有很多其他潜在的应用,比如太阳能收集;纳米多孔过滤器;催化剂支持;以及各种涂层。几乎可以肯定的是,这种非凡的材料有许多意想不到的应用,这些应用将在未来几年被发现,这可能是最重要和最有价值的。

资料来源:碳纳米技术公司。

有关此来源的更多信息,请访问碳纳米技术公司。

引用

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  • 美国心理学协会

    Unidym公司。。(2018年8月17日)。Buckytubes-应用程序。亚速姆。于2021年6月25日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=1293.

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    Unidym公司。。“Buckytubes-应用程序”。亚速姆. 2021年6月25日.

  • 芝加哥

    Unidym公司。。“Buckytubes-应用程序”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=1293。(2021年6月25日生效)。

  • 哈佛大学

    Unidym公司. .2018.巴克管-应用.AZoM, viewed June 25 2021, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=1293。

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