Научници не знају све о томе угљеник наноцевке или ЦНТ укратко, али они знају да су то врло танке, лагане шупље цеви сачињене од атома угљеника. А угљеник наноцевица је налик на лист графита који је ваљан у цилиндар, са карактеристичном шестерокутном решетком која чини лим. Угљеничне наноцјевчице су изузетно мале; пречник једне угљен-наноцевке је један нанометар, што је једна десет-хиљадна (1/10000) пречник људске длаке. Угљен-наноцевке се могу произвести у различитим дужинама.
Угљен-наноцевке су класификоване према њиховој структури: једнозидне наноцевке (СВНТ), двозидне наноцевке (ДВНТ) и вишезидне наноцевке (МВНТ). Различите структуре имају појединачна својства која наноцјевчице чине погодним за различите примене.
Због својих јединствених механичких, електричних и топлотних својстава, угљеничне наноцевке представљају узбудљиве могућности за научна истраживања и индустријске и комерцијалне примене. Постоји много потенцијала за ЦНТ у индустрији композита.
Како се праве угљеничне наноцевке?
Пламен свеће природно формира угљеничне наноцјевчице. Међутим, како би користили угљене наноцјевчице у истраживању и развоју произведене робе, научници су, међутим, развили поузданије методе производње. Иако су у употреби бројне производне методе, хемијско таложење испарења, лучно пражњење и ласерска аблација су три најчешће методе производње угљеничних наноцевки.
При хемијском таложењу испарених угљених наноцевки се узгајају из семенки металних наночестица просијаних на супстрат и греју на 700 степени Целзијуса (1292 степена целзијуса). Два гаса уведена у процес започињу формирање наноцевки. (Због реактивности између метала и електричног круга, понекад се користи уместо цирконијум оксида метал за семе наночестица.) Хемијско таложење испарења је најпопуларнија метода за комерцијалну употребу производња.
Арцно пражњење је прва метода која се користила за синтезу угљеничних наноцевки. Две шарке угљеника постављене крај до краја лук се испарава да формира угљеничне наноцевке. Иако је ово једноставна метода, угљене наноцевске цеви морају се даље одвојити од паре и чађе.
Ласерска аблација спара пулсирајући ласер и инертан гас при високим температурама. Импулсни ласер испарава графит, формирајући угљене наноцјевчице од испарења. Као и код методе лучног пражњења, угљеничне наноцјевице се морају даље очистити.
Предности угљеничних наноцевки
Угљеничне наноцјевчице имају низ вриједних и јединствених својстава, укључујући:
- Висока топлотна и електрична проводљивост
- Оптичка својства
- Флексибилност
- Повећана крутост
- Висока затезна чврстоћа (100 пута јача од челика по јединици тежине)
- Лагана
- Опсег електропроводљивости
- Способност манипулирања, али и даље остаје јака
Када се примењују на производима, ова својства пружају огромне предности. На пример, када се користе у полимерима, наноцјевчице са расутим угљеником могу побољшати електричне, топлотне и електричне карактеристике производа.
Апликације и употребе
Данас, угљене наноцјевчице налазе примјену у многим различитим производима, а истраживачи настављају истраживати нове креативне апликације.
Тренутне апликације укључују:
- Компоненте за бицикле
- Ветрењаче
- Равни дисплеји
- Скенирање микроскопа
- Сензорски уређаји
- Морске боје
- Спортска опрема, као што су скије, палице за бејзбол, хокејске палице, стрелице за стреличарство и даске за сурфање
- Електрична кола
- Батерије са дужим веком трајања
- Електроника
Будуће намене угљеникове наноцевке могу да укључују:
- Одећа (непробојна и непробојна)
- Полупроводнички материјали
- Свемирска летелица
- Свемирске лифтове
- Соларни панели
- Лечење рака
- Тоуцх сцреен
- Складиште енергије
- Оптика
- Радар
- Биогориво
- ЛЦД екрани
- Субмикроскопске епрувете
Иако високи трошкови производње тренутно ограничавају комерцијалне апликације, могућности за нове производне методе и апликације су охрабрујуће. Како се разумевање угљених наноцевки шири, тако ће се користити и њихова употреба. Због своје јединствене комбинације важних својстава, угљене наноцјевчице имају потенцијал револуције не само свакодневног живота, већ и научног истраживања и здравствене заштите.
Могући здравствени ризици угљен-наноцевки
ЦНТ-ови су врло нов материјал са мало дугорочном историјом. Иако се још нико није разболео од наноцеви, научници проповедају опрез приликом руковања са нано честицама. Људи имају ћелије које могу да прераду токсичне и стране честице, попут честица дима. Међутим, ако је одређена страна честица превелика или премала, тело можда неће моћи да је ухвати и процесуира. То је био случај са азбестом.
Потенцијални здравствени ризици нису разлог за узбуну, међутим, људи који рукују и раде са угљеничним наноцевкама треба да предузму потребне мере предострожности да не би дошло до излагања.