Quels sont les différents types de nanotubes de carbone?
Structurellement, il existe deux types de base de nanotubes de carbone (CNT) - les nanotubes à paroi unique (SWNT) et les nanotubes à parois multiples (MWNT) - mais la disposition des groupes d'atomes de carbone dans ces structures varie également. Les nanotubes de carbone sont essentiellement des feuilles de graphite enroulées qui sont construites sur une série de liaisons imbriquées, hexagonales, à six atomes de carbone. Ces liaisons peuvent être disposées dans l’une des trois configurations suivantes: en zigzag, où elles alternent selon un motif linéaire le long de la paroi cylindrique du nanotube; fauteuil, où la structure est une collection de lignes droites de liens; et chiral, où les liaisons dérivent de manière linéaire vers un angle gauche ou droit le long du tube.
Au sein de cette classe fondamentale de structures, les nanotubes de carbone varient également selon qu’ils sont cylindriques ou déformés d’une manière ou d’une autre, tels qu’ils sont enroulés ou ramifiés. Des formes supplémentaires ont été créées, notamment le nanotube avec une sphère buckyball en carbone, appelée nanobud, et des nanotubes empilés en coupelle, qui sont une série de structures concaves en forme de disque alignées sous forme de tube. Des structures de nanotubes en forme de beignet ou en forme de beignet ont également été fabriquées et possèdent des propriétés de moment magnétique élevées qui les rendraient utiles en tant que capteurs puissants.
La structure des nanotubes de carbone détermine également leurs propriétés physiques et chimiques, les nanotubes de fauteuil étant toujours métalliques en termes de conductivité électrique, les formes en zigzag et chirales étant semi-conductrices. Les six liaisons de carbone qui constituent la structure hexagonale de base d'un nanotube de carbone sont espacées d'environ 0,14 nanomètre par des liaisons moléculaires fortes, covalentes. Ces feuilles de graphite laminées sont ensuite liées les unes aux autres dans des nanotubes à parois multiples, qui sont essentiellement des cylindres dans des cylindres, par des forces de van der Waals faibles, à une distance d'environ 0,34 nanomètre des parois des cylindres. Cette faible liaison moléculaire permet aux structures en feuille de graphite de glisser les unes contre les autres, ce qui facilite l'élimination du graphite dans des applications telles que l'application d'un crayon contre le papier.
Les autres types de nanotubes de carbone comprennent les nanotubes de carbone extrêmes, qui sont simplement des variations de la conception naturelle où ils sont très longs, courts ou minces. Ils ont des applications dans la construction de câbles 20 à 100 fois plus résistants que l'acier, par exemple pour les ascenseurs spatiaux, et pour les muscles artificiels pouvant fonctionner dans une plage de températures allant de -321 ° à 2 800 ° F (-196 ° à 1 538 ° Celsius). ). Certains films de nanotubes extrêmes sont également capables de capturer des longueurs d'onde infrarouges de lumière appelées rayonnement de corps noir ou rayonnement de chaleur. Cela les rendrait utiles dans les cellules solaires capables de capter cette nuit la chaleur émise par la Terre dans l'espace, ce qui permettrait de générer de l'énergie 24 heures sur 24 à un niveau d'efficacité supérieur à 35%, ce qui est de deux à cinq fois supérieur à celle des cellules solaires conventionnelles.