碳纳米管是20年前被发现的一种空心碳管,尺寸与DNA链相同。纳米管在诊断和疾病治疗、传感器和可喷漆电池以及新一代电力电缆方面具有巨大的应用潜力。
从工业应用的角度来看,纳米管通常必须在液体中处理。这带来了问题,因为纳米管在液体中有聚集的趋势。多年来,研究人员利用超声波振动分离纳米管。莱斯大学(Rice University)最近的一项研究发现了碳纳米管的许多材料和光学特性,该研究表明,超声波处理过程实际上可能对碳纳米管有害。
纳米管的分离过程导致纳米管的长度减少。科学家们已经制定了一个被称为“幂次定律”的方程式,用来确定在给定时间内受到特定水平的声波功率作用时,孤立的纳米管的平均长度。研究发现,纳米管随着曝光时间和曝光时间的增加而变短。然而,有两个这样的幂律公式与相应的实验结果。
美国莱斯大学的研究小组开始研究纳米管的声波作用,利用流体力学的概念模拟长、短纳米管的声波作用过程,以解决两个定律之间的差异。研究人员发现,短纳米管的拉伸是因为超声波振动产生的气泡将短纳米管的一端拉向气泡中心,最终导致它们破裂。他们发现,长纳米管弯曲是因为气泡将它们从中心吸引到内部。这最终也会导致破裂。研究小组得出结论,两个定律都是正确的,一个解释了短纳米管的机理,另一个描述了长纳米管的机理。
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