Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι νανοσωλήνων άνθρακα;

Διαρθρωτικά, υπάρχουν δύο βασικοί τύποι νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs) mdash;Τα νανοσωλήνες με ένα τοίχωμα (SWNT) και νανοσωλήνες πολλαπλών τοίχων (MWNT) MDASH;Αλλά η διάταξη των ομάδων ατόμων άνθρακα σε αυτές τις δομές ποικίλλει επίσης.Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι ουσιαστικά τυλιγμένα φύλλα γραφίτη, τα οποία είναι χτισμένα πάνω σε μια σειρά αλληλένδρων, εξαγωνικών δεσμών ατόμων έξι άνθρακα.Αυτοί οι δεσμοί μπορούν να ρυθμιστούν σε μία από τις τρεις διαμορφώσεις: ζιγκ-ζαγκ, όπου εναλλάσσονται σε ένα γραμμικό μοτίβο κάτω από το μήκος του κυλινδρικού τοιχώματος νανοσωλήνων.πολυθρόνα, όπου η δομή είναι μια συλλογή από ευθείες γραμμές δεσμών.και Chiral, όπου οι δεσμοί παρασύρονται με γραμμικό τρόπο σε αριστερή ή δεξιά γωνία κάτω από το μήκος του σωλήνα.

Μέσα σε αυτή τη θεμελιώδη κατηγορία δομών, οι νανοσωλήνες άνθρακα επίσης ποικίλλουν με ευθείες κυλίνδρους ή παραμορφώθηκαν με κάποιο τρόπο όπως περιτυλιγμένο ή διακλαδισμένο.Πρόσθετες μορφές που έχουν δημιουργηθεί περιλαμβάνουν το νανοσωλήνα με μια σφαίρα buckyball άνθρακα που συνδέεται με αυτό, γνωστή ως νανοσωματίδιο και νανοσωλήνες που είναι στοιβαγμένο κύπελλο, οι οποίες είναι μια σειρά από κοίλες δομές σε σχήμα δίσκων ευθυγραμμισμένες σε μορφή σωλήνα.Οι δομές torus ή donut, οι δομές νανοσωλήνων έχουν επίσης κατασκευαστεί και έχουν υψηλές ιδιότητες μαγνητικής στιγμής που θα τους καθιστούσαν χρήσιμες ως ισχυροί αισθητήρες.

Η δομή των νανοσωλήνων άνθρακα καθορίζει επίσης τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες, όπου οι νανοσωλήνες των πολυθρόνων είναι πάντα μεταλλικέςΟι όροι της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και η ζιγκ-ζαγκ και οι χειρόμορφες μορφές είναι ημιαγωγικές.Οι έξι δεσμοί άνθρακα που αποτελούν τη βασική εξαγωνική δομή ενός νανοσωλήνα άνθρακα είναι σε απόσταση περίπου 0,14 νανόμετρα μεταξύ τους σε ισχυρούς μοριακούς, ομοιοπολικούς δεσμούς.Αυτά τα τυλιγμένα φύλλα γραφίτη συνδέονται στη συνέχεια μεταξύ τους σε νανοσωλήνες πολλαπλών τοιχώματος, οι οποίοι είναι ουσιαστικά κυλίνδρες μέσα σε κυλίνδρους, από αδύναμες δυνάμεις van der Waals, σε απόσταση περίπου 0,34 νανόμετρων μεταξύ των τοιχωμάτων κυλίνδρων.Αυτός ο αδύναμος μοριακός δεσμός επιτρέπει στις δομές φύλλου γραφίτη να γλιστρήσουν μεταξύ τους, γεγονός που καθιστά εύκολο να τρίβει ο γραφίτης σε εφαρμογές όπως όταν ένα μολύβι πατημένο σε χαρτί.Παραλλαγές στο φυσικό σχέδιο όπου είναι πολύ μακρές, σύντομες ή λεπτές.Έχουν εφαρμογές στην κατασκευή καλωδίου 20 έως 100 φορές ισχυρότερες από τον χάλυβα για τέτοια πράγματα όπως ένας ανελκυστήρας χώρου και για τεχνητές μυς που μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασία κυμαίνονται από -321 deg.σε 2.800 deg.Fahrenheit (-196 deg, έως 1.538 deg, Κελσίου).Ορισμένες ακραίες μεμβράνες νανοσωλήνων είναι επίσης σε θέση να καταγράφουν τα υπέρυόμενα μήκη κύματος φωτός γνωστού ως ακτινοβολία μαύρου σώματος ή ακτινοβολία θερμότητας.Αυτό θα τα έκανε χρήσιμα σε ηλιακά κύτταρα που θα μπορούσαν να συλλάβουν αυτή τη θερμότητα που εκπέμπεται από τη γη στο διάστημα τη νύχτα, γεγονός που θα επέτρεπε την παραγωγή ενέργειας σε όλο το εικοσιτετράωρο σε επίπεδο απόδοσης άνω του 35%, δηλαδή δύο έως πέντε φορές καλύτερη απόαυτό των συμβατικών ηλιακών κυττάρων.