نانو لوله های کربنی - لوله های نانو کربنی

انواع نانو لوله های کربنی

انواع نانولوله های کربنی

- خواص و کاربردهای نانولوله های کربنی

نانولوله‌ های كربنی‌ كه از صفحات كربن به ضخامت یك اتم و به شكل استوانه‌ای توخالی ساخته شده است در سال 1991 توسط سامیو ایجیما (از شركت NEC ژاپن) كشف شد. خواص ویژه و منحصر به فرد آن ازجمله مدول یانگ بالا و استحكام كششی خوب از یك طرف و طبیعت كربنی بودن نانولوله‌ها (به خاطر این كه كربن ماده‌ای است كم وزن، بسیار پایدار و ساده جهت انجام فرایندها كه نسبت به فلزات برای تولید ارزان‌تر می‌باشد) باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقیقات مهمی در كارایی و پرباری روش‌های رشد نانولوله‌ها باشیم. كارهای نظری و عملی زیادی نیز بر روی ساختار اتمی و ساختارهای الكترونی نانولوله متمركز شده است. كوشش‌های گسترده‌ای نیز برای رسیدگی به خواص مكانیكی شامل مدول یانگ و استحكام كششی و ساز وکار عیوب و اثر تغییر شكل نانولوله‌ها بر خواص الكتریكی صورت گرفته است.می توان گفت این علاقه ویژه به نانولوله‌ها از ساختار و ویژگی‌های بی‌نظیر آن ها سرچشمه می‌گیرد.

نانولوله‌ها به دو دسته تك جداره (SWNT) و چند جداره (MWNT) تقسیم می‌شوند،‌ نانو لوله های تك جداره نیز بر حسب آرایش اتم‌های كربنی مقطع لوله به سه دسته مهم دسته صندلی (Armchair) و كایرال( chiral ) كه دارای خاصیت فلزی هستند و زیگزاگ (Zigzag) كه خاصیت نیمه‌رسانایی دارد، تقسیم می‌شوند.

(n,0) Zig-Zag

(n,n)

armchair

chiral

نانولوله‌های كربنی تك جداره فقط از كربن و یك ساختارساده (ورقه‌ای از شش ضلعی‌های منظم) تشكیل شده‌اند. برخی پیش‌بینی‌ها حاكی از آن است كه تك جداره ها می‌توانند رسانا یا نیمه‌رسانا باشند. این هدایت الكتریكی بالا بستگی به هندسه دقیق اتم‌های كربن دارد. از آغاز كار روی تك جداره ها از آن ها به عنوان یك پدیده تك بعدی نام برده می‌شد تا این كه این نظریه مرحله به مرحله پیشرفت كرد. علت علاقه به این نانولوله‌های تك جداره و تلاش برای جایگزین كردن آن ها در صنعت، بر اساس محاسبات نظری و تأثیرات آزمایشگاهی، بر خصوصیات عالی مكانیكی و رسانایی الكتریكی آن ها مانند فلزات می‌باشد. البته تولید نانو لوله های تك جداره دارای هزینه بالایی است و تولید به همراه پایدار كردن خصوصیات آن ها در حین فراوری پلیمر- نانولوله مشكل می‌باشد. هر چند نانولوله‌هایی كه با استفاده از تكنیك لانگهوری- بلاجت كه شامل حركاتی افقی و عمودی شبیه نقاشی سنتی ژاپن می‌باشد تولید شده‌اند، علاوه بر این كه ثابت نگه داشته می‌شوند- توسط ژلاتین و تشكیل نانوژل كربنی- از لحاظ نوری نیز یكدست و همگن و از لحاظ ساختاری قابل كنترل می‌باشند. بر عكس در دسترس بودن و تجاری بودن نانولوله‌های كربنی چند جداره باعث شده كه پیشرفت‌های بیشتری در این زمینه داشته باشیم تا حدی كه محصولاتی در آستانه تجاری‌شدن تولید شده است. به عنوان مثال از نانولوله‌های كربنی چند جداره (جایگزین كربن بلك Carbon-black) در پودرهای رنگ استفاده شده است.

یكی از معایب نانولوله‌های چند جداره نسبت به تك جداره این است كه استحكام‌دهی آن ها كمتر می‌باشد