Af hverju eru kolefnis nanórör kallaðir konungur nýrra efna?

1. Styrkur er 100 sinnum meiri en stál, þéttleiki aðeins 1/6 - vélrænn konungur

Kolefni nanórör eru eitt besta vélræna frammistöðuefnið sem mannkynið hefur uppgötvað. Togstyrkur er 100 sinnum meiri en stál, á meðan þyngd er aðeins 1/6 af stáli - sannarlega "létt en sterk."

Kolefnis nanórör eru kölluð „konungur nýrra efna“ og vélrænni eiginleikar þeirra eru áhrifamestu „trompkortið“.

Samkvæmt fræðilegum útreikningum er styrkur kolefnis nanóröra 100 sinnum meiri en stáls, Young's stuðullinn er næstum 6 sinnum meiri en stáls og þéttleiki er aðeins 1/6 af stáli. Samanburður sem vitnað er í í samanteknum efnum frá kínversku vísindaakademíunni er enn leiðandi: samanborið við ASTM A228 há-sterkt stál, er styrkur kolefnis nanóröra 270 sinnum meiri og mýktin er um það bil 5 sinnum meiri.

Jafnvel meira merkilegt, kolefni nanórör eru "harðir en ekki brothættir." Þegar þeir verða fyrir gífurlegum utanaðkomandi þrýstingi geta kolefnis nanórör beygt, krullað eða jafnvel snúið, en þau brotna ekki. Þegar ytri krafturinn er losaður fara þeir aftur í upprunalegt form. Þessi samsetning af "sterkum + sterkum" er afar sjaldgæf í verkfræðiefnum.

Þetta er líka ástæðan fyrir því að vísindamenn sjá fyrir sér að nota kolefnisnanorör til að byggja „geimlyftu“ - það er eina efnið sem vitað er um sem gæti hugsanlega spannað 380.000 kílómetra vegalengd án þess að brotna af eigin þyngd.

2. Leiðni næst ofurleiðara - Rafmagnskóng

Rafleiðni kolefnis nanóröra er fræðilega næst á eftir ofurleiðurum. Núverandi-flutningsgeta þeirra er 1000 sinnum meiri en kopar og þau eru eina efnið sem getur þjónað bæði sem málmur og hálfleiðari.

„Konungleg áreynsla“ kolefnisnanoröra felst ekki aðeins í því að „þola“ heldur einnig í „að senda hratt“.

Í kolefnisnanorörum er kolefnisatómum raðað í venjulegt sexhyrnt honeycomb uppbyggingu. Undir þessari uppbyggingu eru samtengingaráhrifin veruleg, sem gerir rafeindum kleift að losa sig frá einstökum kolefnisatómum og hreyfast frjálslega yfir stærra svið. Fræðilega séð er rafleiðni kolefnis nanóröra næst á eftir ofurleiðurum.

Til að setja það í gagnaskilmálum: Núverandi-flutningsgeta kolefnisnanoröra er 1000 sinnum meiri en koparvír.

Meira um vert, allt eftir „veltingshorni“ (chirality), geta kolefnisnanorör verið annaðhvort málm- eða hálfleiðandi - og jafnvel mismunandi hlutar sömu rörsins geta sýnt mismunandi leiðni. Þeir geta þjónað bæði sem vír og sem flís, sem gerir notkunarmöguleika þeirra á rafeindasviði óviðjafnanlega.

Rannsóknir sýna að örgjörvar úr kolefni nanórör keyra 2 sinnum hraðar en kísil örgjörvar, en eyða aðeins 1/3 af orkunni. Þegar kolefni nanórör koma að fullu í stað kísils gæti "Silicon Valley" sannarlega þurft að breyta nafni sínu.

3. Varmaleiðni er 3-6 sinnum hærri en Diamond - Thermal King

Kolefni nanórör eru eitt besta hitaleiðandi efni sem vitað er um til þessa, með fræðilega hitaleiðni sem er um það bil 3-6 sinnum hærri en demantur.

Varmaleiðni er lykilvísir til að ákvarða hvort hægt sé að nota efni í há- rafeindabúnaði og varmastjórnun geimfara.

Demantur hefur lengi verið talinn besti náttúrulega varmaleiðarinn en kolefni nanórör eru að slá þetta met. Fræðilega séð er hitaleiðni kolefnis nanóröra um það bil 3-6 sinnum meiri en demantur. Einveggja kolefnis nanórör við stofuhita getur náð allt að 3500 W·m⁻¹·K⁻¹ hitaleiðni, sem er meiri en demant.

Kolefni nanórör geta hratt leitt hita eftir lengd þeirra. Þessi „stefnuvarmaleiðni“ eiginleiki gerir þau tilvalin efni fyrir hitaleiðni flísar og hitavörn fyrir geimfar.

4. Sýru- og basaþolinn, oxunarþolinn, getur gleypt bylgjur - efna- og hagnýtur konungur

Kolefni nanórör hafa framúrskarandi efnafræðilegan stöðugleika, standast sýrur og basa og oxun. Þeir geta einnig tekið á móti örbylgjuofnum á skilvirkan hátt og aðgreint sig í laumuefni, rafsegulvörn og öðrum sviðum.

„Konungleg áreynsla“ kolefnisnanoröra er ekki takmörkuð við vélfræði, rafmagn og hita - þau eru líka mjög „varanleg“.

Kolefni nanórör eru efnafræðilega stöðug, með sýru- og basaþol. Að bæta kolefnis nanórörum við fjölliða samsett efni getur bætt sýruþol og oxunarþol efnanna sjálfra, sem gerir þau hentug fyrir krefjandi umhverfi eins og geimferðir, flug, landvarnir og hernaðarforrit.

Það er líka einstakt „tromp“ aðgerð - bylgjugleypni. Vegna sérstakrar uppbyggingar þeirra og rafeiginleika, sýna kolefnis nanórör sterka breiðbandsörbylgjuofnupptöku, sem hægt er að nota í laumuefni, rafsegulhlífarefni og hljóðlaust hólfagleypniefni. Þetta þýðir að framtíðar laumuorrustuþotur og rafsegulvarnarbúnaður gæti reitt sig á þetta „svarta gull“ efni.

5. Nær nú þegar til Aerospace → Automotive → Sporting Goods - Application King

Notkun kolefnis nanóröra hefur þegar færst úr "vísindaskáldskap" yfir í raunveruleikann, spannar trilljón-júana markaði eins og flug-, bíla-, orku- og íþróttavörur og eru að færast í átt að hundrað-milljarða-júana iðnaðarskala.

„Konungur nýrra efna“ ríkir ekki aðeins á rannsóknarstofunni. Notkunarlandslag kolefnisnanoröra stækkar hratt.

Aerospace:Samsett efni úr kolefnisnanotube/ál fylki hefur þegar verið notað í milliþrepshluta Long March 12 eldflaugarinnar, sem hefur náð léttum og miklum styrkleika - sannarlega efni sem hefur „farið út í geim“.

Bílaiðnaður:Kolefnis nanórör-styrktar fjölliða samsetningar hafa verið notaðar í útblásturskerfi og yfirbyggingarhluta. 25% lækkun á þyngd ökutækja gæti dregið úr hráolíunotkun um allt að 250 milljónir tunna árlega.

Íþróttavörur:Kolefni nanórör hafa farið inn í háþróaðan-íþróttabúnað eins og tennisspaða, reiðhjólagrind og golfkylfur - léttari, sterkari og endingarbetri.

Orku/litíum rafhlöður:Sem leiðandi aukefni hefur kolefni nanórör verið mikið notað í litíum rafhlöðuiðnaðinum, þar sem eftirspurn eykst með samsettum árlegum vexti upp á 40,8%.

Frá eldflaugum til spaða, frá rafhlöðum til laumuorrustuþotna, eru kolefnis nanórör að breytast úr „rannsóknarstofukraftaverki“ í „iðnaðarvítamín“.

Shandong Tanfeng nýtt efni: Iðnaðarformaður „konungs nýrra efna“ Kína

Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. er að stuðla að staðsetningu kolefnis nanóröra, með mánaðarlega framleiðslu upp á 200 tonn, sem nær yfir allt úrvalið af eins-veggja/fjöl-veggja rörum, og er beitt í sjö helstu áttir, þar á meðal ný orkutæki, loftrými og flutninga á járnbrautum.

Kolefni nanórör eru kölluð „konungur nýrra efna“ en „konungur“ þarf líka einhvern til að „bjóða“ honum frá rannsóknarstofunni í framleiðslulínuna.

Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. er einmitt slíkt fyrirtæki. Fyrirtækið er með meira en tíu virk einkaleyfi sem tengjast kolefnis nanórörum og kísil-kolefnisskautaefnum. Vörur þess ná yfir allt úrvalið af einveggja-kolefnisnanorörum, fjölveggja-kolefnisnanorörum, leiðandi deigum og sílikon-kolefnisskautaefnum.

Vörur fyrirtækisins í TF-400 röð hafa verið notaðar í breyttum há-leiðni og hár-varmaleiðni styrkt efni, með framúrskarandi hita- og tæringarþol. Tanfeng New Material knýr „konung nýrra efna“ í átt að breiðari iðnaðarvígvelli með krafti kínverskrar framleiðslu.

Ein-setning samantekt:Kolefni nanórör eru kölluð „konungur nýrra efna“, ekki vegna þess að þau skara fram úr í einum tilteknum eiginleikum, heldur vegna þess að þau búa samtímis yfir fimm „trompspil“: sterkasta, leiðandi, besta hitaflutningurinn, stöðugasta og breiðasta notkun.

Allt frá uppgötvun japanska vísindamannsins Sumio Iijima á kolefnisnanorörum árið 1991, til notkunar þeirra til að draga úr þyngd á Long March 12 eldflauginni, til mánaðarlegrar framleiðslu Shandong Tanfeng New Material á 200 tonnum sem stuðlar að staðsetningu - kolefnisnanoröra eru að stíga niður úr hásætinu „Konungur efna, sem þarfnast léttara og léttara“. hraðar." Þetta er hin sanna ástæða fyrir því að þeir verðskulda titilinn „konungur“.