Jaké jsou různé typy uhlíkových nanotrubic?

Strukturálně existují dva základní typy uhlíkových nanotrubic (CNT) - jednovrstvé nanotrubice (SWNT) a vícestěnné nanotrubice (MWNT) - ale uspořádání skupin atomů uhlíku v těchto strukturách se také liší. Uhlíkové nanotrubice jsou v podstatě svinuté listy grafitu, které jsou postaveny na řadě vzájemně provázaných, hexagonálních vazeb šesti atomů uhlíku. Tyto vazby mohou být uspořádány v jedné ze tří konfigurací: cik-cak, kde se střídají v lineárním vzoru dolů po délce válcové stěny nanotrubic; křeslo, kde struktura je sbírka přímých linií svazků; a chirální, kde se vazby pohybují lineárním způsobem do levého nebo pravého úhlu po délce trubky.

V této základní třídě struktur se uhlíkové nanotrubice také liší tím, že jsou rovné válce, nebo se zdeformují nějakým způsobem, jako jsou stočené nebo rozvětvené. Další formy, které byly vytvořeny, zahrnují nanotrubici s uhlíkovou buckyballovou koulí připojenou k ní, známou jako nanobud, a pohárem naskládané nanotrubice, které jsou řadou konkávních, diskovitých struktur uspořádaných do tvaru trubice. Byly také vyrobeny struktury torusových nebo koblihových nanotrubic, které mají vlastnosti vysokých magnetických momentů, díky nimž jsou užitečné jako výkonné senzory.

Struktura uhlíkových nanotrubic také určuje jejich fyzikální a chemické vlastnosti, kde nanotrubičky na křesle jsou vždy kovové, pokud jde o elektrickou vodivost, a cik-cak a chirální formy jsou polovodivé. Šest uhlíkových vazeb, které tvoří základní hexagonální strukturu uhlíkové nanotrubice, je od sebe vzdáleno kolem 0,14 nanometrů v silných molekulárních, kovalentních vazbách. Tyto válcované listy grafitu jsou pak navzájem spojeny ve vícestěnných nanotrubičkách, které jsou v podstatě válci uvnitř válců, slabými van der Waalsovými silami, ve vzdálenosti asi 0,34 nanometrů mezi stěnami válců. Tato slabá molekulární vazba umožňuje, aby se struktury grafitových listů sklouzly proti sobě, což usnadňuje otírání grafitu v aplikacích, například když je tužka přitlačena na papír.

Jiné typy uhlíkových nanotrubic zahrnují extrémní uhlíkové nanotrubice, které jsou jednoduše variací přirozeného designu, kde jsou velmi dlouhé, krátké nebo tenké. Mají uplatnění při stavbě kabelu 20 až 100krát silnější než ocel pro takové věci, jako je kosmický výtah, a pro umělé svaly, které mohou pracovat v teplotním rozsahu od -321 ° do 2 800 ° Fahrenheita (-196 ° až 1 538 ° C). ). Některé extrémní nanotrubičové filmy jsou také schopné zachytit infračervené vlnové délky světla známé jako záření černého těla nebo tepelné záření. Díky tomu by byly užitečné v solárních článcích, které by mohly zachytit toto teplo vyzařované Zemí do vesmíru v noci, což by umožnilo nepřetržitou výrobu energie při úrovni účinnosti přes 35%, což je dvakrát až pětkrát lepší než u klasických solárních článků.