Углеродные нанотрубки (УНТ) - это цилиндрические структуры, состоящие из атомов углерода, характеризующиеся нанометровыми диаметрами и длиной от микрометров до сантиметров. Эти материалы обладают исключительной механической прочностью, электропроводностью и тепловыми свойствами, что делает их ценными во многих областях применения.
Химический состав углеродных нанотрубок:
1. Атомная структура:
Углеродные нанотрубки полностью состоят из атомов углерода. Каждый атом углерода в нанотрубке гибридизирован по sp2, что означает, что он ковалентно связан в плоскости с тремя другими атомами углерода, образуя гексагональную решетку. Эта структура похожа на структуру графита, где слои атомов углерода расположены в виде гексагональных листов. Однако, в отличие от графита, листы атомов углерода в УНТ свернуты в бесшовные цилиндры.2. Типы углеродных нанотрубок:
- Существует три основных типа углеродных нанотрубок:
- Одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT): Состоят из одного графенового листа, свернутого в трубку.
- Многостенные углеродные нанотрубки (MWCNTs): Состоят из нескольких концентрических графеновых цилиндров, вложенных друг в друга.
Углеродные нанотрубки с несколькими стенками (FWCNTs):
Похожи на MWCNT, но имеют всего несколько слоев графеновых цилиндров.Каждый тип имеет немного разные свойства из-за вариаций в расположении и количестве слоев, что влияет на их механические, электрические и тепловые характеристики.
3. Методы синтеза:
Углеродные нанотрубки обычно синтезируются с помощью таких методов, как химическое осаждение из паровой фазы (CVD), дуговой разряд и лазерная абляция. CVD - один из наиболее часто используемых методов, при котором углеводородные газы разлагаются при высоких температурах на частицах металлического катализатора, что приводит к росту нанотрубок.4. Функционализация и очистка:
После синтеза УНТ часто подвергаются процессам функционализации и очистки для улучшения их совместимости с другими материалами и удаления примесей. Функционализация подразумевает присоединение химических групп к поверхности нанотрубок, что может изменить их свойства и улучшить дисперсию в различных матрицах.
5. Области применения:
