Anwendungen von Kohlenstoff-Nanoröhren

Es gibt zahlreiche Eigenschaften und Anwendungen von Kohlenstoff-Nanoröhren, die die einzigartigen Eigenschaften der CNTs wie Seitenverhältnis, mechanische Festigkeit, elektrische und thermische Leitfähigkeit voll ausnutzen. In diesem Artikel wird eine Liste von Eigenschaften und Anwendungen von Kohlenstoff-Nanoröhren vorgestellt.

Kohlenstoff-Nanoröhren Eigenschaften und Anwendungen

Kohlenstoff-Nanoröhren Eigenschaften

• CNTs haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit
• CNTs haben eine hohe elektrische Leitfähigkeit
• CNTs Seitenverhältnis
• CNTs sind sehr elastisch ~18% Dehnung bis zum Bruch
• CNTs haben eine sehr hohe Zugfestigkeit
• CNTs sind sehr flexibel – können stark gebogen werden, ohne Schaden zu nehmen
• CNTs haben einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
• CNTs sind gute Elektronenfeldemitter

Kohlenstoff-Nanoröhrchen Anwendungen

• CNTs Feldemission
• CNTs Wärmeleitfähigkeit
• CNTs Energiespeicherung
• CNTs leitfähige Eigenschaften
• CNTs leitfähiger Klebstoff
• CNTs thermische Materialien
• Molekulare Elektronik auf Basis von CNTs
• CNTs strukturelle Anwendungen
• CNTs Fasern und Gewebe
• CNTs biomedizinische Anwendungen
• CNTs Luft & Wasserfiltration
• CNTs Katalysatorträger
• Sonstige CNT-Anwendungen

CNTs elektrische Leitfähigkeit

Es besteht ein großes praktisches Interesse an der Leitfähigkeit von CNTs. CNTs mit bestimmten Kombinationen von M und N (Strukturparameter, die angeben, wie stark das Nanoröhrchen verdrillt ist) können hoch leitfähig sein und können daher als metallisch angesehen werden. Ihre Leitfähigkeit ist nachweislich eine Funktion ihres Durchmessers sowie ihrer Chiralität (Grad der Verdrillung). CNTs können in ihrem elektrischen Verhalten entweder halbleitend oder metallisch sein.

Die Leitfähigkeit in mehrwandigen Nanoröhren (MWNTs) ist etwas kompliziert. Die Leitfähigkeit einiger Arten von „armchair“-strukturierten CNTs scheint anderen metallischen CNTs überlegen zu sein. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Interwall-Reaktionen innerhalb von MWNTs den Strom ungleichmäßig über einzelne Röhren umverteilen. Bei metallischen einwandigen CNTs ändert sich der Strom jedoch nicht über verschiedene Teile. Das Verhalten von Seilen aus halbleitenden SWNTs ist jedoch nicht ähnlich, da sich der Transportstrom an verschiedenen Positionen auf den CNTs sofort ändert.

Durch das Anbringen von Elektroden an verschiedenen Stellen der CNTs wurden der spezifische Widerstand und die Leitfähigkeit von Seilen aus SWNTs gemessen. Der spezifische Widerstand der SWNT-Seile lag in der Größenordnung von 10-4 Ohm-cm bei 27 °C. Dies zeigt, dass SWNT-Seile die leitfähigsten bekannten Kohlenstofffasern sind. SWNT-Seile waren in der Lage, eine Stromdichte von 107 A/cm2 zu erreichen; theoretisch sollten sie jedoch in der Lage sein, viel höhere stabile Stromdichten aufrechtzuerhalten, bis hin zu 1013 A/cm2.

Es wurde berichtet, dass einzelne SWNTs Defekte aufweisen können. Unerwarteterweise ermöglichen diese Defekte den SWNTs, als Transistoren zu wirken. Auf die gleiche Weise könnte die Kombination von CNTs zu transistorähnlichen Geräten führen. Ein Nanoröhrchen mit einem natürlichen Übergang (bei dem ein gerader metallischer Abschnitt mit einem chiralen halbleitenden Abschnitt verbunden ist) wirkt wie eine gleichrichtende Diode oder ein Halbtransistor in einem einzigen Molekül. Darüber hinaus wurde kürzlich berichtet, dass SWNTs elektrische Signale mit hohen Geschwindigkeiten (bis zu 10 GHz) leiten können, wenn sie als Verbindungselemente auf halbleitenden Geräten verwendet werden.

CNTs Stärke und Elastizität

Die Kohlenstoffatome von Graphen (eine einzelne Graphitplatte) bilden ein planares Wabengitter, in dem jedes Atom mit drei benachbarten Atomen durch eine starke chemische Bindung verbunden ist. Diese starken Bindungen machen den Elastizitätsmodul von Graphit in der Basalebene zu einem der größten unter allen bekannten Materialien. Daher wird erwartet, dass CNTs die ultimativen hochfesten Fasern sein werden. SWNTs sind im Vergleich zu Stahl steifer und extrem widerstandsfähig gegen Beschädigungen durch physikalische Kräfte. Wenn die Spitze eines Nanoröhrchens gedrückt wird, verbiegt es sich, ohne dass die Spitze beschädigt wird, und bei Wegnahme der Kraft kehrt die Spitze in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sich CNTs sehr gut als Sondenspitzen für die sehr hochauflösende Rastersondenmikroskopie.

Es war bisher recht schwierig, diese Effekte zu quantifizieren, und man hat sich nicht auf einen genauen Zahlenwert geeinigt. Mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) kann man die unverankerten Enden eines freistehenden Nanoröhrchens aus ihrer Gleichgewichtslage herausschieben und die Kraft messen, die zum Schieben des Nanoröhrchens erforderlich ist. Der aktuelle Wert des Elastizitätsmoduls von SWNTs liegt bei etwa 1 TPa; dieser Wert ist jedoch unsicher, und es wurde von einem Wert von bis zu 1,8 TPa berichtet. Darüber hinaus wurden auch andere Werte berichtet, die wesentlich höher sind als dieser. Unterschiedliche experimentelle Messtechniken könnten der Grund für diese Unterschiede sein. Andere haben theoretisch nachgewiesen, dass der Elastizitätsmodul von der Chiralität und Größe der SWNTs abhängt und zwischen 1,22 und 1,26 TPa liegt. Für ein generisches Nanoröhrchen haben sie einen Wert von 1,09 TPa berechnet. Bei der Arbeit mit verschiedenen MWNTs haben andere jedoch festgestellt, dass die Modulmessungen von MWNTs mit AFM-Techniken keine starke Abhängigkeit vom Durchmesser aufweisen. Stattdessen argumentieren sie, dass der Modul der MWNTs und der Grad der Unordnung in den Wänden der Nanoröhren korreliert sind. Wenn MWNTs brechen, brechen erwartungsgemäß die äußersten Schichten zuerst.

Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnung von CNTs

Neue Forschungen der University of Pennsylvania deuten darauf hin, dass CNTs das beste wärmeleitende Material sein könnten, das die Menschheit je kannte. Es wurde gezeigt, dass ultrakleine SWNTs sogar unterhalb von 20 K Supraleitfähigkeit aufweisen. Die Forschung legt nahe, dass diese exotischen Stränge, die bereits für ihre unvergleichliche Stärke und einzigartige Fähigkeit, die elektrischen Eigenschaften von perfekten Metallen oder Halbleitern anzunehmen, bekannt sind, bald auch Anwendungen als Miniatur-Wärmeleiter in einer Vielzahl von Materialien und Geräten finden könnten. Aufgrund der starken in-plane graphitischen C-C-Bindungen sind sie bemerkenswert steif und widerstandsfähig gegen axiale Dehnungen. Die thermische Ausdehnung von SWNTs, die in der Ebene fast Null ist, aber eine große Ausdehnung zwischen den Ebenen aufweist, impliziert eine hohe Flexibilität und eine starke Kopplung in der Ebene gegen nicht-axiale Dehnungen. Viele Anwendungen von CNTs, wie z. B. in Sensor- und Aktuatorvorrichtungen, molekularer Elektronik im Nanomaßstab oder als verstärkende Zusatzfasern in funktionalen Verbundwerkstoffen, wurden vorgeschlagen.

Berichte über viele aktuelle Experimente zur Herstellung und mechanischen Charakterisierung von CNT-Polymer-Verbundwerkstoffen wurden ebenfalls vorgestellt. Diese Messungen deuten auf bescheidene Verbesserungen der Festigkeitseigenschaften von CNT-einbettenden Matrizen im Vergleich zu nackten Polymermatrizen hin. Vorläufige Experimente und Simulationsstudien zu den thermischen Eigenschaften von CNTs zeigen eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Daher wird erwartet, dass Nanoröhren-Verstärkungen in polymeren Materialien die thermischen und thermomechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe erheblich verbessern.

CNTs Feldemission

Feldemission ist verbunden mit dem Tunneln von Elektronen von einer Metallspitze ins Vakuum, unter Anwendung eines starken elektrischen Feldes. Das hohe Aspektverhältnis und der kleine Durchmesser von CNTs sind für die Feldemission sehr gut geeignet. Aufgrund ihrer Schärfe entwickelt sich am freien Ende der gestützten CNTs schon bei moderaten Spannungen ein starkes elektrisches Feld. De Heer und seine Mitarbeiter beobachteten dies 1995 an der EPFL. Ihm war auch sofort klar, dass diese Feldemitter den traditionellen Elektronenquellen überlegen sein müssen und ihren Weg in alle möglichen Anwendungen finden könnten, vor allem in Flachbildschirmen. Bemerkenswerterweise gelang Samsung erst nach fünf Jahren ein sehr helles Farbdisplay, das bald mit dieser Technologie kommerzialisiert werden soll.

Bonard und seine Mitarbeiter an der EPFL beobachteten bei ihren Forschungen zu den Feldemissionseigenschaften von MWNTs, dass neben den Elektronen auch Licht emittiert wird. Diese Lumineszenz wird durch die Elektronenfeldemission induziert, da sie bei nicht angelegtem Potential nicht detektiert wird. Dieses Licht wird im sichtbaren Teil des Spektrums emittiert und kann manchmal mit bloßem Auge gesehen werden.

CNTs High Aspect Ratio

CNTs stellen ein sehr kleines, hochaspektratiges leitfähiges Additiv für alle Arten von Kunststoffen dar. Ihr hohes Aspektverhältnis bedeutet, dass im Vergleich zu anderen leitfähigen Additiven eine geringere Beladung (Konzentration) von CNTs erforderlich ist, um die gleiche elektrische Leitfähigkeit zu realisieren. Durch diese geringe Beladung bleibt nicht nur ein größerer Teil der Zähigkeit des Polymerharzes erhalten, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, sondern es bleiben auch andere wichtige Leistungseigenschaften des Matrixharzes erhalten. CNTs haben sich als ein hervorragendes Additiv erwiesen, um Kunststoffen elektrische Leitfähigkeit zu verleihen. Dank ihres hohen Aspektverhältnisses (ca. 1000:1) kann die elektrische Leitfähigkeit bei geringerer Beladung erreicht werden, verglichen mit traditionellen Additivmaterialien wie z.B. gehackten Kohlenstofffasern, Edelstahlfasern oder Ruß.

Anwendungen von Carbon Nanotubes

Die einzigartige Natur des Kohlenstoffs kombiniert mit der molekularen Perfektion der einwandigen CNTs verleiht ihnen außergewöhnliche Materialeigenschaften, wie z.B. eine sehr hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, Steifigkeit, Festigkeit und Zähigkeit. Es ist das einzige Element im Periodensystem, das sich mit sich selbst in einem ausgedehnten Netzwerk mit der Stärke der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung verbindet. Das delokalisierte pi-Elektron, das von jedem Atom gespendet wird, kann sich frei über die gesamte Struktur bewegen, anstatt bei seinem Spenderatom zu verbleiben, was zu dem ersten bekannten Molekül mit einer elektrischen Leitfähigkeit vom Metalltyp führt. Darüber hinaus bieten die hochfrequenten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsschwingungen eine intrinsische Wärmeleitfähigkeit, die sogar die von Diamant übertrifft.

Bei den meisten Materialien werden jedoch aufgrund des Auftretens von Defekten in ihrer Struktur die tatsächlich beobachteten Materialeigenschaften wie Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit usw. sehr stark herabgesetzt. So versagt beispielsweise hochfester Stahl typischerweise bei nur etwa 1 % seiner theoretischen Bruchfestigkeit. CNTs hingegen erreichen aufgrund ihrer molekularen Perfektion der Struktur Werte, die sehr nahe an der theoretischen Grenze liegen. Dieser Aspekt ist Teil der einzigartigen Geschichte der CNTs. CNTs sind Beispiele für echte Nanotechnologie: Sie haben nur einen Durchmesser von etwa einem Nanometer, sind aber Moleküle, die physikalisch und chemisch auf sehr nützliche Weise manipuliert werden können. Sie finden eine unglaubliche Bandbreite an Anwendungen in der Elektronik, der Materialwissenschaft, dem Energiemanagement, der chemischen Verarbeitung und vielen anderen Bereichen.

CNTs Wärmeleitfähigkeit

CNTs haben eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit und mechanische Eigenschaften. Sie sind der wahrscheinlich beste Elektronenfeld-Emitter überhaupt. Sie sind Polymere aus reinem Kohlenstoff und können durch die anerkannte und extrem reichhaltige Chemie des Kohlenstoffs hergestellt und manipuliert werden. Dies bietet die Möglichkeit, ihre Struktur zu verändern und ihre Dispersion und Löslichkeit zu optimieren. Vor allem aber sind CNTs molekular perfekt, in dem Sinne, dass sie im Allgemeinen frei von eigenschaftsmindernden Fehlern in der Nanoröhrenstruktur sind. Ihre Materialeigenschaften können so nahe an die sehr hohen Werte heranreichen, die ihnen innewohnen. Aufgrund dieser außergewöhnlichen Eigenschaften können CNTs perspektivisch in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt werden.

CNTs Field Emission Applications

CNTs sind die bekanntesten Feldemitter unter den Materialien. Das ist verständlich im Hinblick auf ihre hohe elektrische Leitfähigkeit und die unglaubliche Schärfe ihrer Spitze (je kleiner der Krümmungsradius der Spitze ist, desto konzentrierter ist das elektrische Feld, was zu einer erhöhten Feldemission führt; das ist der gleiche Grund, warum Blitzableiter scharf sind). Darüber hinaus zeigt die Schärfe der Spitze auch, dass sie bei spezifisch niedriger Spannung emittieren, eine wichtige Tatsache für den Bau von elektrischen Geräten mit geringem Stromverbrauch, die diese Eigenschaft nutzen. CNTs können eine erstaunlich hohe Stromdichte führen, wahrscheinlich bis zu 1013 A/cm2. Zudem ist der Strom extrem stabil. Feldemissions-Flachbildschirme sind eine unmittelbare Anwendung dieses Verhaltens und stoßen auf großes Interesse. Im Gegensatz zu konventionellen Kathodenstrahlröhren-Displays, bei denen eine einzelne Elektronenkanone verwendet wird, verwenden CNT-basierte Displays eine separate Elektronenkanone (oder sogar viele davon) für jedes einzelne Pixel im Display. Ihre niedrigen Einschalt- und Betriebsspannungen, ihre hohe Stromdichte und ihr gleichmäßiges, langlebiges Verhalten machen CNTs als Feldemitter in dieser Anwendung sehr attraktiv. Allgemeine Arten von Niederspannungs-Kaltkathoden-Lichtquellen, Elektronenmikroskop-Quellen und Blitzableiter sind weitere Anwendungen, die die Feldemissions-Eigenschaften von CNTs nutzen.

CNTs leitfähige Kunststoffe

In den letzten fünf Jahrzehnten wurde ein Großteil der Geschichte von Kunststoffen als Ersatz für Metalle genutzt. Für strukturelle Anwendungen haben Kunststoffe enorme Fortschritte gemacht, aber nicht dort, wo elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist, da Kunststoffe sehr gute elektrische Isolatoren sind. Dieses Manko kann man ausgleichen, indem man Kunststoffe mit leitfähigen Füllstoffen wie Ruß und größeren Graphitfasern (wie sie bei Golf- und Tennisschlägern verwendet werden) auffüllt. Um mit herkömmlichen Füllstoffen die nötige Leitfähigkeit zu bieten, ist jedoch typischerweise eine hohe Beladung erforderlich, was zu schweren Teilen und vor allem zu Kunststoffteilen führt, deren strukturelle Eigenschaften stark verschlechtert werden. Es ist bekannt, dass mit zunehmendem Aspektverhältnis der Füllstoffpartikel die erforderliche Beladung zum Erreichen einer bestimmten Leitfähigkeit gering wird. Aus diesem Grund sind CNTs perfekt, da sie das höchste Aspektverhältnis aller Kohlenstofffasern haben.

Dieses Verhalten der CNTs wird für Anwendungen wie elektrostatische Ableitung (ESD), EMI/RFI-Abschirmung, Beschichtungen für Dichtungen, Gehäuse und andere Anwendungen, radarabsorbierende Materialien für Anwendungen mit geringer Sichtbarkeit („Stealth“), antistatische Materialien und (sogar transparente!) leitfähige Beschichtungen genutzt.) leitfähige Beschichtungen.

CNTs Energy Storage

Die intrinsischen Eigenschaften von CNTs machen sie zum bevorzugten Material für den Einsatz als Elektroden in Kondensatoren und Batterien – zwei Technologien mit schnell wachsender Bedeutung. CNTs besitzen eine gute elektrische Leitfähigkeit, eine extrem hohe Oberfläche (~1000 m2/g), und vor allem ist ihre Oberfläche durch ihre lineare Geometrie für den Elektrolyten sehr gut zugänglich.

Forschungen haben gezeigt, dass CNTs die höchste reversible Kapazität aller Kohlenstoffmaterialien für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien haben. Darüber hinaus sind CNTs hervorragende Materialien für Superkondensator-Elektroden und werden derzeit für diese Anwendung vermarktet.

Außerdem finden CNTs Anwendung in verschiedenen Komponenten von Brennstoffzellen. Sie haben mehrere Eigenschaften, wie z. B. eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Oberfläche, die sie als Elektrodenkatalysatorträger in PEM-Brennstoffzellen wertvoll machen. Aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit können sie neben Stromsammlern auch in Gasdiffusionsschichten eingesetzt werden.

CNTs Conductive Adhesives and Connectors

Die genauen Eigenschaften, die CNTs als leitfähige Füllstoffe für ESD-Materialien, elektromagnetische Abschirmung usw. wünschenswert machen, machen sie geeignet für Verbindungsanwendungen und Elektronikverpackungen, einschließlich Koaxialkabel, Vergussmassen, Klebstoffe und andere Arten von Steckern.

CNTs Molekulare Elektronik

Die Idee, elektronische Schaltungen aus den kritischen Bausteinen von Materialien – Molekülen – zu bauen, hat in den letzten fünf Jahren einen Aufschwung erlebt und ist ein wichtiger Bestandteil der Nanotechnologie. In jeder elektronischen Schaltung, aber speziell bei der Verkleinerung der Dimensionen auf die Nanoskala, werden die Verbindungen zwischen Schaltern und anderen aktiven Bauteilen immer wichtiger. Ihre Fähigkeit, präzise abgeleitet zu werden, ihre elektrische Leitfähigkeit und ihre Geometrie machen CNTs zu den am besten geeigneten Kandidaten für die Verbindungen in der molekularen Elektronik. Darüber hinaus haben sie sich selbst als Schalter erwiesen.

CNTs Thermal Materials

Die rekordverdächtige anisotrope thermische Leitfähigkeit von CNTs öffnet die Türen zu verschiedenen Anwendungen, die Wärmeübertragung beinhalten. Eine solche Anwendung findet sich in der Elektronik, speziell in der modernen Computertechnik, wo ungekühlte Chips derzeit regelmäßig die 100 °C-Marke überschreiten.

Die Technologie zur Herstellung von ausgerichteten Strukturen und Bändern aus CNTs ist ein Schritt in Richtung extrem effizienter Wärmeleitungen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Verbundwerkstoffe mit CNTs ihre Wärmeleitfähigkeit selbst bei unglaublich geringer Belastung signifikant erhöhen.

CNTs Structural Composites

Die überlegenen Eigenschaften von CNTs beschränken sich nicht nur auf thermische und elektrische Leitfähigkeiten, sondern umfassen auch mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit und Steifigkeit. Diese Eigenschaften ebnen den Weg für eine Reihe von Anwendungen, die sie nutzen, einschließlich fortschrittlicher Verbundwerkstoffe, die hohe Werte einer oder mehrerer dieser Eigenschaften benötigen.

CNT-Fasern und -Gewebe

In jüngster Zeit wurden Fasern, die aus reinen CNTs gesponnen wurden, demonstriert und erleben eine rasante Entwicklung, zusammen mit CNT-Verbundfasern. Solche superstarken Fasern werden verschiedene Anwendungen haben, wie z. B. Gewebe und Textilien, Kabel für Hochspannungsleitungen sowie Panzerungen für Karosserien und Fahrzeuge. CNTs werden auch eingesetzt, um Textilien schmutzabweisend zu machen.

CNT-Katalysatorträger

CNTs besitzen von Natur aus eine enorm große Oberfläche; tatsächlich befindet sich bei SWNTs jedes Atom nicht nur auf einer Oberfläche – sondern auf zwei Oberflächen, dem Inneren und Äußeren des Nanoröhrchens. Zusammen mit der Fähigkeit, praktisch jede chemische Spezies an ihren Seitenwänden anzubringen (Funktionalisierung), bietet dies die Aussicht auf einzigartige Katalysatorträger. Auch ihre elektrische Leitfähigkeit kann bei der Suche nach neuen Katalysatoren und katalytischem Verhalten vorteilhaft genutzt werden.

CNTs Biomedical Applications

Obwohl die Erforschung von CNTs in biomedizinischen Anwendungen gerade erst im Gange ist, birgt sie großes Potenzial. Da der menschliche Körper zu einem großen Teil aus Kohlenstoff besteht, gilt er in der Regel als ein sehr biokompatibles Material. Das Wachstum von Zellen auf CNTs wurde nachgewiesen; sie haben also offenbar keine toxische Wirkung. Die Zellen haften auch nicht an den CNTs, was Türen für Anwendungen wie Antifouling-Beschichtungen für Schiffe und Beschichtungen für Prothesen öffnet.

Die Fähigkeit, die Seitenwände von CNTs zu funktionalisieren (chemisch zu modifizieren), führt auch zu biomedizinischen Anwendungen, einschließlich Neuronenwachstum und -regeneration sowie Gefäßstents. Es wurde auch gezeigt, dass ein einzelner DNA-Strang an ein Nanoröhrchen gebunden werden kann, der dann effektiv in eine Zelle eingeschleust werden kann.

CNTs Luft- und Wasserfiltration

Einige Unternehmen und Forscher haben bereits CNT-basierte Wasser- und Luftfiltrationsgeräte entwickelt. Es wurde berichtet, dass diese Filter nicht nur die kleinsten Partikel blockieren, sondern auch die meisten Bakterien zerstören können. Dies ist ein weiterer Bereich, in dem CNTs bereits kommerzialisiert wurden und Produkte jetzt erhältlich sind.

CNTs Ceramic Applications

Materialwissenschaftler an der UC Davis haben ein keramisches Material hergestellt, das mit Kohlenstoff-Nanoröhren verstärkt ist. Das neue Material ist deutlich zäher als herkömmliche Keramiken, leitet Strom und kann sowohl Wärme leiten als auch als thermische Barriere fungieren, je nach Orientierung der Nanoröhrchen.

Da keramische Materialien sehr hart und resistent gegen Hitze und chemische Angriffe sind, sind sie wertvoll für Anwendungen wie die Beschichtung von Turbinenschaufeln; allerdings sind sie auch sehr spröde. Die Forscher mischten pulverförmiges Aluminiumoxid mit 5 bis 10 % Kohlenstoff-Nanoröhrchen, dazu 5 % fein gemahlenes Niob. Die Mischung wurde in einem Verfahren, das die Forscher Spark-Plasma-Sintern nennen, mit einem elektrischen Impuls behandelt. Bei diesem Verfahren werden keramische Pulver schneller und bei niedrigeren Temperaturen zusammengefügt als bei herkömmlichen Verfahren.

Die Bruchzähigkeit (Widerstand gegen Rissbildung unter Belastung) des neuen Materials ist bis zu fünfmal so hoch wie die von herkömmlichem Aluminiumoxid. Das Material weist eine elektrische Leitfähigkeit auf, die siebenmal so hoch ist wie die früherer Keramiken mit Nanoröhren. Es hat auch faszinierende thermische Eigenschaften, leitet Wärme in eine Richtung, entlang der Ausrichtung der Nanoröhren, und reflektiert andererseits Wärme im rechten Winkel zu den Nanoröhren, was es zu einem bevorzugten Material für Wärmedämmschichten macht.

Weitere Anwendungen von Carbon Nanotubes

Es gibt eine Reihe weiterer potenzieller Anwendungen für CNTs, einschließlich Sonnenkollektoren, nanoporöse Filter, Katalysatorträger und alle Arten von Beschichtungen. Es gibt mit ziemlicher Sicherheit einige überraschende Anwendungen für dieses exzellente Material, die in der Zukunft enthüllt werden und die sich als die bedeutendsten und wertvollsten von allen erweisen könnten. Eine Reihe von Forschern hat sich mit der Herstellung von leitfähigem und/oder wasserdichtem Papier mit CNTs beschäftigt. CNTs haben auch gezeigt, dass sie infrarotes Licht absorbieren und könnten Anwendungen in der I/R-Optikindustrie finden.

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