1. Stiprums ir 100 reižu lielāks par tēraudu, blīvums tikai 1/6 - mehāniskais karalis
Oglekļa nanocaurules ir viens no labākajiem mehāniskās veiktspējas materiāliem, ko cilvēce jebkad ir atklājusi. Stiepes izturība ir 100 reižu lielāka nekā tēraudam, savukārt svars ir tikai 1/6 no tērauda - patiesi "viegls, bet spēcīgs".
Oglekļa nanocaurules tiek sauktas par "jauno materiālu karali", un to mehāniskās īpašības ir visiespaidīgākās "trumpis".
Saskaņā ar teorētiskajiem aprēķiniem oglekļa nanocauruļu stiprība ir 100 reizes lielāka nekā tēraudam, Janga modulis ir gandrīz 6 reizes lielāks nekā tēraudam, un blīvums ir tikai 1/6 no tērauda. Salīdzinājums, kas minēts Ķīnas Zinātņu akadēmijas apkopotajos materiālos, ir vēl intuitīvāks: salīdzinot ar ASTM A228 augstas -stiprības tēraudu, oglekļa nanocauruļu izturība ir 270 reizes lielāka un elastība ir aptuveni 5 reizes lielāka.
| Veiktspējas indikators | Oglekļa nanocaurules | Tērauds |
|---|---|---|
| Stiepes izturība | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Blīvums | 1,3-1,6 g/cm³ | 7,9 g/cm³ |
| Spēka{0}}līdz-svara attiecība | 100 reizes vairāk nekā tērauds | Pamatlīnija |
Vēl ievērojamāk ir tas, ka oglekļa nanocaurules ir "cietas, bet ne trauslas". Kad oglekļa nanocaurules tiek pakļautas milzīgam ārējam spiedienam, tās var saliekties, saritināties vai pat sagriezties, taču tās neplīst. Kad ārējais spēks tiek atbrīvots, tie atgriežas sākotnējā formā. Šāda kombinācija "stiprs + izturīgs" ir ārkārtīgi reti sastopama inženiertehniskajos materiālos.
Tas ir arī iemesls, kāpēc zinātnieki plāno izmantot oglekļa nanocaurules, lai izveidotu "kosmosa liftu" - tas ir vienīgais pašlaik zināmais materiāls, kas varētu nobraukt 380 000 kilometrus, nesalaužoties no sava svara.
2. Vadītspēja ir otrā vieta pēc supravadītājiem - Electrical King
Oglekļa nanocauruļu elektriskā vadītspēja teorētiski ir otrajā vietā aiz supravadītājiem. To pašreizējā -nešanas jauda ir 1000 reižu lielāka nekā vara, un tie ir vienīgais materiāls, kas var kalpot gan kā metāls, gan kā pusvadītājs.
Oglekļa nanocauruļu "karaliskā aura" slēpjas ne tikai "izturībā", bet arī "ātrā pārraidē".
Oglekļa nanocaurulēs oglekļa atomi ir sakārtoti regulārā sešstūra šūnveida struktūrā. Saskaņā ar šo struktūru konjugācijas efekts ir nozīmīgs, ļaujot elektroniem izlauzties no atsevišķu oglekļa atomu kopuma un brīvi pārvietoties lielākā diapazonā. Teorētiski oglekļa nanocauruļu elektriskā vadītspēja ir otrajā vietā aiz supravadītājiem.
Datu izteiksmē: pašreizējā-oglekļa nanocauruļu nestspēja ir 1000 reižu lielāka nekā vara stieplei.
Vēl svarīgāk ir tas, ka atkarībā no "ripošanas leņķa" (hiralitātes) oglekļa nanocaurules var būt metāliskas vai pusvadošas -, un pat dažādām vienas caurules daļām var būt atšķirīga vadītspēja. Tie var kalpot gan kā vadi, gan kā mikroshēmas, padarot to pielietojuma potenciālu elektronikas jomā nepārspējamu.
Pētījumi liecina, ka oglekļa nanocaurules procesori darbojas 2 reizes ātrāk nekā silīcija procesori, vienlaikus patērējot tikai 1/3 jaudas. Kad oglekļa nanocaurules pilnībā nomainīs silīciju, "Silīcija ielejai" patiešām var būt jāmaina nosaukums.
3. Siltumvadītspēja ir 3-6 reizes lielāka nekā dimantam — siltumvadītspēja
Oglekļa nanocaurules ir viens no labākajiem līdz šim zināmajiem siltumvadītajiem materiāliem, kuru teorētiskā siltumvadītspēja ir aptuveni 3–6 reizes lielāka nekā dimantam.
Siltumvadītspēja ir galvenais rādītājs, lai noteiktu, vai materiālu var izmantot lieljaudas{0}}elektroniskās ierīcēs un kosmosa kuģu siltuma pārvaldībā.
Dimants jau sen tiek uzskatīts par labāko dabisko siltumvadītāju, taču oglekļa nanocaurules pārspēj šo rekordu. Teorētiski oglekļa nanocauruļu siltumvadītspēja ir aptuveni 3-6 reizes lielāka nekā dimantam. Vienas sienas oglekļa nanocaurule istabas temperatūrā var sasniegt līdz 3500 W·m⁻¹·K⁻¹ siltumvadītspēju, pārspējot dimantu.
Oglekļa nanocaurules var ātri vadīt siltumu visā to garumā. Šī "virziena siltuma vadīšanas" īpašība padara tos par ideāliem materiāliem skaidu siltuma izkliedēšanai un kosmosa kuģu termiskai aizsardzībai.
4. Noturīgs pret skābēm un sārmiem, izturīgs pret oksidēšanu, spēj absorbēt viļņus - Ķīmiskais un funkcionālais karalis
Oglekļa nanocaurulēm ir lieliska ķīmiskā stabilitāte, tās ir izturīgas pret skābēm un sārmiem un oksidāciju. Tie var arī efektīvi absorbēt mikroviļņus, izceļoties ar slepeniem materiāliem, elektromagnētisko ekranējumu un citiem laukiem.
Oglekļa nanocauruļu "karaliskā aura" neaprobežojas tikai ar mehāniku, elektrību un siltumu - tās ir arī ļoti "izturīgas".
Oglekļa nanocaurules ir ķīmiski stabilas, izturīgas pret skābēm un sārmiem. Oglekļa nanocauruļu pievienošana polimēru kompozītmateriāliem var uzlabot pašu materiālu izturību pret skābēm un oksidācijas izturību, padarot tos piemērotus prasīgām vidēm, piemēram, aviācijai, aviācijai, valsts aizsardzībai un militāriem lietojumiem.
Ir arī unikāla "trumpis" funkcija - viļņu absorbcija. Pateicoties to īpašajai struktūrai un dielektriskajām īpašībām, oglekļa nanocaurulēm ir spēcīga platjoslas mikroviļņu absorbcijas veiktspēja, ko var izmantot slepenos materiālos, elektromagnētiskos ekranēšanas materiālos un bezatbalss kameras absorbējošos materiālos. Tas nozīmē, ka turpmākās slepenās kaujas lidmašīnas un elektromagnētiskās aizsardzības iekārtas var paļauties uz šo "melnā zelta" materiālu.
5. Jau attiecas uz Aviācijas un kosmosa → Automašīnas → Sporta preces - Application King
Oglekļa nanocauruļu lietojumi jau ir pārcēlušies no "zinātniskās fantastikas" uz realitāti, aptverot triljonu{0}juaņu tirgus, piemēram, kosmosa, automobiļu, enerģētikas un sporta preces, un virzās uz simts{1}}miljardu-juaņu rūpniecisko mērogu.
"Jauno materiālu karalis" ne tikai "valda" laboratorijā. Oglekļa nanocauruļu pielietojuma ainava strauji paplašinās.
Aviācija:Oglekļa nanocauruļu/alumīnija matricas kompozītmateriāli jau ir izmantoti raķetes Long March 12 starpposmu sekcijās, panākot vieglu un augstu izturību - patiesi materiālu, kas ir "bijis kosmosā".
Automobiļu rūpniecība:Ar oglekļa nanocaurulēm{0}}pastiprināti polimēru kompozītmateriāli ir izmantoti izplūdes sistēmās un virsbūves komponentos. Transportlīdzekļa svara samazināšana par 25% varētu samazināt jēlnaftas patēriņu līdz pat 250 miljoniem barelu gadā.
Sporta preces:Oglekļa nanocaurules ir iekļuvušas augstākās klases{0}}sporta aprīkojumā, piemēram, tenisa raketes, velosipēdu rāmji un golfa nūjas - vieglākas, stiprākas un izturīgākas.
Enerģijas/litija baterijas:Kā vadoša piedeva oglekļa nanocaurules ir plaši izmantotas litija akumulatoru rūpniecībā, un pieprasījums pieaug ar salikto gada pieauguma tempu par 40,8%.
No raķetēm līdz raketēm, no akumulatoriem līdz slepenām kaujas lidmašīnām, oglekļa nanocaurules no "laboratorijas brīnuma" pārvēršas par "rūpniecisko vitamīnu".
Shandong Tanfeng jauns materiāls: Ķīnas "jauno materiālu karaļa" rūpnieciskais veicinātājs
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. veicina oglekļa nanocauruļu lokalizāciju, ik mēnesi saražojot 200 tonnas, aptverot visu vienas -sienu/vairāku{4}}sienu cauruļu klāstu un stratēģiski izvietotas septiņos galvenajos virzienos, tostarp jaunos enerģijas transportlīdzekļos, aviācijā un dzelzceļa tranzītā.
Oglekļa nanocaurules tiek sauktas par "jauno materiālu karali", taču "karalim" ir vajadzīgs arī kāds, kas to "uzaicina" no laboratorijas uz ražošanas līniju.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. ir tieši šāds uzņēmums. Uzņēmumam ir vairāk nekā desmit aktīvi patenti, kas saistīti ar oglekļa nanocaurulēm un silīcija -oglekļa anoda materiāliem. Tās produkti aptver visu vienpusējās{5}}oglekļa nanocaurules, daudzsienu oglekļa nanocaurules, vadošās pastas un silīcija-oglekļa anoda materiālus.
Uzņēmuma TF-400 sērijas produkti ir izmantoti modificētos augstas-vadītspējas un augstas -siltumvadītspējas pastiprinātos materiālos ar izcilu siltuma un korozijas izturību. Tanfeng New Material virza "Jauno materiālu karali" uz plašāku rūpniecisko kaujas lauku ar Ķīnas ražošanas jaudu.
Viena{0}}teikuma kopsavilkums:Oglekļa nanocaurules tiek sauktas par "jauno materiālu karali" nevis tāpēc, ka tās izceļas ar vienu konkrētu īpašību, bet gan tāpēc, ka tām vienlaikus ir piecas "trumpes": spēcīgākā, vadošā, vislabākā siltuma pārnese, visstabilākā un plašākā pielietojuma iespēja.
Sākot no oglekļa nanocauruļu atklāšanas, ko veica japāņu zinātnieks Sumio Iidžimas 1991. gadā, līdz to izmantošanai svara samazināšanai ar raķeti Long March 12, līdz Shandong Tanfeng New Material ikmēneša 200 tonnu ražošanai, kas veicina lokalizāciju - oglekļa nanocaurules atkāpjas no "materiālu karaļa" troņa. Tas ir patiesais iemesls, kāpēc viņi ir pelnījuši "karaļa" titulu.