Los nanotubos de carbono son nuevos nanomateriales de polímero con un excelente rendimiento, un gran potencial de aplicación y un rendimiento estable.
La característica estructural más destacada de la pasta conductora de nanotubos de carbono es que está compuesta por una o varias capas de láminas de grafito curvadas alrededor del mismo centro. Los nanotubos de carbono, denominados CNT en inglés, pertenecen al sistema de carbono más completo. Tienen una longitud del tamaño de un micrómetro y un diámetro del tamaño de un nanómetro. Son los nanomateriales unidimensionales más característicos. A escala macroscópica, los nanotubos de carbono son polvos negros. A escala microscópica, los nanotubos de carbono son moléculas de carbono compuestas por tubos de carbono coaxiales. Cada capa de tubos de carbono está formada por átomos de carbono densamente colocados en un patrón hexagonal, similar a la estructura en capas del grafeno, y las capas se mantienen a una distancia fija de aproximadamente 0,34 nm. Aunque la estructura de los nanotubos de carbono es similar a la de los materiales de polímero, su estructura es mucho más estable que la de los materiales de polímero. Es El material con el punto de fusión más alto conocido hasta ahora.
La pasta conductora de nanotubos de carbono se divide en diferentes categorías según las diferentes características. Desde una perspectiva comercial, generalmente se clasifica según el número de capas y la conductividad de la pared del tubo. De acuerdo con el número de capas de tubos de carbono, los nanotubos de carbono se pueden dividir en nanotubos de carbono de una sola pared y nanotubos de carbono de paredes múltiples; En términos de conductividad, los nanotubos de carbono pueden ser metálicos o semiconductores, e incluso diferentes partes del mismo nanotubo de carbono pueden mostrar una conductividad diferente. Por lo tanto, de acuerdo con la diferencia en las propiedades conductoras, se puede dividir en nanotubos de carbono metálicos y nanotubos de carbono semiconductores.
La estructura única y los enlaces químicos de la pasta conductora de nanotubos de carbono le dan propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas y químicas únicas, lo que la hace ampliamente utilizada en muchos campos.
Propiedades mecánicas
1) mayor resistencia específica: Los enlaces covalentes que conectan átomos de carbono en nanotubos de carbono son los enlaces químicos más estables de la naturaleza. Los nanotubos de carbono tienen una resistencia a la tracción extremadamente alta y un módulo elástico. Al mismo tiempo, la densidad de los nanotubos de carbono es solo 1/6 de la del acero, lo que lo convierte en el material con la mayor resistencia específica que se puede preparar en la actualidad.
2) fuerte flexibilidad: los nanotubos de carbono son fuertes pero no frágiles. Al doblar nanotubos de carbono o aplicarles presión axialmente, incluso si la fuerza externa excede el límite de resistencia del Euler o la resistencia a la flexión, los nanotubos de carbono no se romperán, pero primero se doblará en un ángulo grande. Cuando se libera la fuerza externa, los nanotubos de carbono vuelven a su forma original.
propiedades eléctricas
3) buena conductividad: la estructura de los nanotubos de carbono es la misma que la estructura de la hoja de grafito, Y tiene buena conductividad. La resistencia de los nanotubos de carbono es independiente de su longitud y diámetro. Cuando los electrones pasan a través de los nanotubos de carbono, no generan calor para calentar los nanotubos de carbono. La transmisión de electrones en nanotubos de carbono es como la transmisión de señales de luz en cables de fibra óptica. La pérdida de energía es pequeña, y es un excelente conductor de batería.
4) excelente conductividad térmica: los nanotubos de carbono tienen una conductividad térmica extremadamente alta, que es el doble que el diamante a temperatura ambiente. Es El material conductor térmico más conocido. Además, el rendimiento de intercambio de calor de los nanotubos de carbono en la dirección axial es muy alto, mientras que el rendimiento de intercambio de calor en la dirección radial es relativamente bajo. A través de una orientación adecuada, los nanotubos de carbono se pueden sintetizar en materiales conductores térmicos altamente anisotrópicos.
5) buen rendimiento de Almacenamiento de Hidrógeno: los nanotubos de carbono tienen una superficie específica alta y tienen una excelente capacidad de almacenamiento de hidrógeno después del tratamiento.
6) excelentes propiedades de inserción de litio: la cavidad del tubo hueco de los nanotubos de carbono, los espacios entre los tubos, Los huecos entre las capas de la pared del tubo, y varios defectos en la estructura del tubo proporcionan abundante espacio de almacenamiento y transporte para los canales de iones de litio.
7) estabilidad química: los nanotubos de carbono son químicamente estables y tienen resistencia a ácidos y álcalis. La adición de nanotubos de carbono a los compuestos de polímero puede mejorar la resistencia al ácido y a la oxidación del material en sí.