Wat zijn de verschillende soorten koolstofnanobuizen?
Structureel bestaan er twee basistypen koolstofnanobuisjes (CNT's) - enkelwandige nanobuisjes (SWNT) en meerwandige nanobuisjes (MWNT) - maar de rangschikking van koolstofatoomgroepen in deze structuren varieert ook. Nanobuisjes van koolstof zijn in wezen opgerolde vellen grafiet, die zijn gebouwd op een reeks in elkaar grijpende, hexagonale zes koolstofatomen. Deze bindingen kunnen in een van de drie configuraties worden gerangschikt: zigzaggend, waar ze afwisselend in een lineair patroon langs de lengte van de cilindrische nanobuiswand lopen; fauteuil, waarbij de structuur een verzameling rechte lijnen van banden is; en chiraal, waarbij de bindingen lineair naar een linker- of rechterhoek over de lengte van de buis drijven.
Binnen deze fundamentele klasse van structuren variëren koolstofnanobuizen ook door rechte cilinders te zijn, of op een bepaalde manier vervormd, zoals opgerold of vertakt. Extra vormen die zijn gemaakt, zijn onder meer de nanobuis met een daaraan bevestigde bolvormige bol van koolstof, bekend als een nanobud, en gestapelde nanobuizen, die een reeks concave, schijfvormige structuren zijn die in buisvorm zijn uitgelijnd. Torus- of donutvormige nanobuisstructuren zijn ook gemaakt en hebben hoge magnetische momenteigenschappen die ze nuttig zouden maken als krachtige sensoren.
De structuur van koolstofnanobuisjes bepaalt ook hun fysische en chemische eigenschappen, waarbij leunstoelnanobuisjes altijd metalen zijn in termen van elektrische geleidbaarheid en zigzag- en chirale vormen halfgeleidend zijn. De zes koolstofverbindingen die de basis zeshoekige structuur van een koolstofnanobuis vormen, bevinden zich op een afstand van ongeveer 0,14 nanometer van elkaar in sterke moleculaire, covalente bindingen. Deze opgerolde platen grafiet worden vervolgens aan elkaar gebonden in meerwandige nanobuizen, die in wezen cilinders in cilinders zijn, door zwakke van der Waals-krachten, op een afstand van ongeveer 0,34 nanometer tussen cilinderwanden. Deze zwakke moleculaire binding zorgt ervoor dat de grafietplaatstructuren tegen elkaar glijden, wat het gemakkelijk maakt om grafiet af te wrijven in toepassingen zoals wanneer een potlood tegen papier wordt gedrukt.
Andere soorten koolstofnanobuizen omvatten extreme koolstofnanobuizen, die eenvoudigweg variaties zijn op het natuurlijke ontwerp waar ze erg lang, kort of dun zijn. Ze hebben toepassingen bij het bouwen van kabel 20 tot 100 keer sterker dan staal voor bijvoorbeeld een ruimtelift, en voor kunstmatige spieren die kunnen werken in een temperatuurbereik van -321 ° tot 2.800 ° Fahrenheit (-196 ° tot 1.538 ° Celsius ). Sommige extreme nanobuisfilms zijn ook in staat infrarode golflengten van licht vast te leggen, bekend als zwarte lichaamsstraling of warmtestraling. Dit zou ze nuttig maken in zonnecellen die deze door de aarde uitgestraalde warmte 's nachts in de ruimte zouden kunnen opvangen, waardoor 24 uur per dag energie kan worden gegenereerd met een efficiëntieniveau van meer dan 35%, wat twee tot vijf keer beter is dan die van conventionele zonnecellen.