1. La força és 100 vegades la de l'acer, la densitat només 1/6 - Rei mecànic
Els nanotubs de carboni són un dels millors materials de rendiment mecànic mai descoberts per la humanitat. La resistència a la tracció és 100 vegades la de l'acer, mentre que el pes és només 1/6 de la de l'acer - realment "lleuger però fort".
Els nanotubs de carboni s'anomenen el "rei dels nous materials" i les seves propietats mecàniques són la "carta de triomf" més impressionant.
Segons càlculs teòrics, la força dels nanotubs de carboni és 100 vegades la de l'acer, el mòdul de Young és gairebé 6 vegades el de l'acer i la densitat és només 1/6 de la de l'acer. Una comparació citada en materials compilats de l'Acadèmia de Ciències de la Xina és encara més intuïtiva: en comparació amb l'acer d'alta -resistencia ASTM A228, la resistència dels nanotubs de carboni és 270 vegades més gran i l'elasticitat és aproximadament 5 vegades més gran.
| Indicador de rendiment | Nanotubs de carboni | Acer |
|---|---|---|
| Resistència a la tracció | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Densitat | 1,3-1,6 g/cm³ | 7,9 g/cm³ |
| Relació força-a-pes | 100 vegades més gran que l'acer | Línia de base |
Encara més notable, els nanotubs de carboni són "dures però no trencadisses". Quan se sotmeten a una pressió externa enorme, els nanotubs de carboni es poden doblegar, enrotllar o fins i tot torçar-se, però no es trenquen. Quan s'allibera la força externa, tornen a la seva forma original. Aquesta combinació de "fort + resistent" és extremadament rara en materials d'enginyeria.
També és per això que els científics preveuen utilitzar nanotubs de carboni per construir un "ascensor espacial" - és l'únic material conegut actualment que podria abastar una distància de 380.000 quilòmetres sense trencar-se pel seu propi pes.
2. La conductivitat només en segon lloc als superconductors - Electrical King
La conductivitat elèctrica dels nanotubs de carboni és teòricament la segona només per darrere dels superconductors. La seva capacitat de càrrega actual-és 1.000 vegades la del coure i són l'únic material que pot servir tant de metall com de semiconductor.
L'"aura reial" dels nanotubs de carboni no només rau en "resistir", sinó també en "transmetre ràpidament".
En els nanotubs de carboni, els àtoms de carboni es disposen en una estructura de bresca hexagonal regular. Sota aquesta estructura, l'efecte de conjugació és significatiu, permetent que els electrons s'alliberin del 束缚 dels àtoms de carboni individuals i es moguin lliurement en un rang més gran. Teòricament, la conductivitat elèctrica dels nanotubs de carboni és la segona només per darrere dels superconductors.
Per dir-ho en termes de dades: la{0}}capacitat de càrrega actual dels nanotubs de carboni és 1.000 vegades la del fil de coure.
Més important encara, depenent de l'"angle de rodament" (quiralitat), els nanotubs de carboni poden ser metàl·lics o semiconductors - i fins i tot diferents parts d'un mateix tub poden presentar una conductivitat diferent. Poden servir tant com a cables com a xips, fent que el seu potencial d'aplicació en el camp de l'electrònica sigui inigualable.
La investigació mostra que els processadors de nanotubs de carboni funcionen dues vegades més ràpid que els processadors de silici, mentre que només consumeixen 1/3 de la potència. Un cop els nanotubs de carboni substitueixin completament el silici, és possible que "Silicon Valley" realment hagi de canviar el seu nom.
3. La conductivitat tèrmica és 3-6 vegades la del diamant - Thermal King
Els nanotubs de carboni són un dels millors materials conductors tèrmics coneguts fins ara, amb una conductivitat tèrmica teòrica aproximadament 3-6 vegades superior a la del diamant.
La conductivitat tèrmica és un indicador clau per determinar si un material es pot utilitzar en dispositius electrònics d'alta potència-i en la gestió tèrmica de les naus espacials.
El diamant ha estat considerat durant molt de temps el millor conductor tèrmic natural, però els nanotubs de carboni estan batent aquest rècord. Teòricament, la conductivitat tèrmica dels nanotubs de carboni és aproximadament 3-6 vegades la del diamant. Un nanotub de carboni d'una sola paret a temperatura ambient pot aconseguir una conductivitat tèrmica de fins a 3500 W·m⁻¹·K⁻¹, superant el diamant.
Els nanotubs de carboni poden conduir ràpidament la calor al llarg de la seva longitud. Aquesta característica de "conducció de calor direccional" els converteix en materials ideals per a la dissipació de calor dels xips i la protecció tèrmica de les naus espacials.
4. Resistent a àcids i àlcalis, resistent a l'oxidació, pot absorbir les ones - Rei químic i funcional
Els nanotubs de carboni tenen una excel·lent estabilitat química, resisteixen àcids i àlcalis i oxidació. També poden absorbir de manera eficient les microones, distingint-se en materials sigils, blindatge electromagnètic i altres camps.
L'"aura real" dels nanotubs de carboni no es limita a la mecànica, l'electricitat i la calor -, sinó que també són molt "durables".
Els nanotubs de carboni són químicament estables, amb resistència a àcids i àlcalis. L'addició de nanotubs de carboni als compostos de polímers pot millorar la resistència a l'àcid i la resistència a l'oxidació dels mateixos materials, fent-los adequats per a entorns exigents com ara l'aeronautica, l'aviació, la defensa nacional i les aplicacions militars.
També hi ha una funció única d'absorció d'ones - "trump card". A causa de la seva estructura especial i propietats dielèctriques, els nanotubs de carboni presenten un fort rendiment d'absorció de microones de banda ampla, que es poden utilitzar en materials sigils, materials de blindatge electromagnètic i materials absorbents de cambra anecoica. Això significa que els futurs avions de combat furtius i equips de protecció electromagnètica poden dependre d'aquest material "d'or negre".
5. Ja cobreix Aeroespacial → Automoció → Articles esportius - Aplicació Rei
Les aplicacions dels nanotubs de carboni ja han passat de la "ciència ficció" a la realitat, abastant mercats de bilions de-iuans com ara l'aeroespacial, l'automoció, l'energia i els articles esportius, i s'estan avançant cap a una escala industrial de cent-milions-de iuans.
El "rei dels nous materials" no només "regna" al laboratori. El panorama d'aplicacions dels nanotubs de carboni s'està expandint ràpidament.
Aeroespacial:Els compostos de nanotubs de carboni i matriu d'alumini ja s'han utilitzat a les seccions interetapes del coet Long March 12, aconseguint - lleuger i d'alta resistència, realment un material que "ha estat a l'espai".
Indústria de l'automoció:Els compostos polimèrics reforçats amb nanotubs de carboni-s'han utilitzat en sistemes d'escapament i components del cos. Una reducció del 25% del pes del vehicle podria reduir el consum de cru fins a 250 milions de barrils anuals.
Articles esportius:Els nanotubs de carboni han entrat en equips esportius-de gamma alta com ara raquetes de tennis, quadres de bicicletes i pals de golf - més lleugers, més forts i més duradors.
Energia/Piles de liti:Com a additiu conductor, els nanotubs de carboni s'han aplicat àmpliament a la indústria de les bateries de liti, amb una demanda creixent a una taxa de creixement anual composta del 40,8%.
Des de coets a raquetes, de bateries a avions de combat sigils, els nanotubs de carboni s'estan transformant d'un "miracle de laboratori" a una "vitamina industrial".
Shandong Tanfeng New Material: el promotor industrial del "rei dels nous materials" de la Xina
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. promou la localització de nanotubs de carboni, amb una producció mensual de 200 tones, que cobreix tota la gamma de tubs de paret simple/múltiple-i situat estratègicament en set direccions principals, com ara vehicles d'energia nova, aeroespacial i trànsit ferroviari.
Els nanotubs de carboni s'anomenen el "rei dels nous materials", però un "rei" també necessita algú que el "convidi" del laboratori a la línia de producció.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co, Ltd és exactament una empresa així. La companyia té més de deu patents actives relacionades amb nanotubs de carboni i materials d'ànode de carboni de silici-. Els seus productes cobreixen tota la gamma de nanotubs de carboni de-paret única, nanotubs de carboni de múltiples-parets, pastes conductores i materials d'ànode de carboni de silici-.
Els productes de la sèrie TF-400 de l'empresa s'han aplicat en materials modificats d'alta-conductivitat i alta-conductivitat tèrmica, amb una excel·lent resistència a la calor i a la corrosió. Tanfeng New Material està impulsant el "rei dels nous materials" cap a un camp de batalla industrial més ampli amb el poder de la fabricació xinesa.
Resum d'una-oració:Els nanotubs de carboni s'anomenen el "Rei dels nous materials" no perquè excel·lin en una propietat en particular, sinó perquè posseeixen simultàniament cinc "trumps": el més fort, el més conductor, la millor transferència de calor, el més estable i l'aplicació més àmplia.
Des del descobriment de nanotubs de carboni pel científic japonès Sumio Iijima l'any 1991, fins al seu ús per a la reducció de pes al coet Long March 12, fins a la producció mensual de 200 tones de Shandong Tanfeng New Material que promou la localització -, els nanotubs de carboni abandonen el tron del "Rei dels materials", per entrar en cada camp industrial, més lleuger i més lleuger. més ràpid". Aquesta és la veritable raó per la qual mereixen el títol de "rei".