1. Snaga je 100 puta veća od čelika, samo gustina 1/6 - Mehanički kralj
Ugljične nanocijevi su jedan od najboljih materijala mehaničkih performansi koje je čovječanstvo ikada otkrilo. Vlačna čvrstoća je 100 puta veća od čelika, dok je težina samo 1/6 od čelika - koji je zaista "lagan, a snažan".
Ugljične nanocijevi zovu se "Kralj novih materijala", a njihova mehanička svojstva su najimpresivniji "adut".
Prema teorijskim proračunima, čvrstoća ugljeničnih nanocevi je 100 puta veća od čelika, Youngov modul je skoro 6 puta veći od čelika, a gustina je samo 1/6 od čelika. Poređenje citirano u prikupljenim materijalima Kineske akademije nauka je još intuitivnije: u poređenju sa čelikom visoke čvrstoće ASTM A228, snaga ugljičnih nanocijevi je 270 puta veća, a elastičnost oko 5 puta veća.
| Indikator učinka | Ugljične nanocijevi | Čelik |
|---|---|---|
| Zatezna čvrstoća | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Gustina | 1,3-1,6 g/cm³ | 7,9 g/cm³ |
| Odnos snage-prema-težini | 100 puta više od čelika | Osnovna linija |
Što je još značajnije, ugljične nanocijevi su "tvrde, ali nisu lomljive". Kada su podvrgnute ogromnom vanjskom pritisku, karbonske nanocijevi se mogu savijati, uvijati ili čak uvijati, ali se ne lome. Kada se vanjska sila oslobodi, vraćaju se u prvobitni oblik. Ova kombinacija "jako + čvrsto" izuzetno je rijetka u inženjerskim materijalima.
To je i razlog zašto naučnici predviđaju korištenje karbonskih nanocijevi za izgradnju "svemirskog lifta" - to je jedini trenutno poznati materijal koji bi potencijalno mogao preći udaljenost od 380.000 kilometara, a da ga vlastita težina ne slomi.
2. Konduktivnost druga nakon superprovodnika - Electrical King
Električna provodljivost ugljičnih nanocijevi je teoretski druga nakon supravodnika. Njihov trenutni-nosivi kapacitet je 1000 puta veći od bakra, i oni su jedini materijal koji može poslužiti i kao metal i kao poluprovodnik.
"Kraljevska aura" ugljeničnih nanocevi nije samo u "izdržljivosti", već iu "brzo prenošenju".
U ugljeničnim nanocevima atomi ugljenika su raspoređeni u pravilnu heksagonalnu strukturu saća. Pod ovom strukturom, efekat konjugacije je značajan, omogućavajući elektronima da se oslobode od 束缚 pojedinačnih atoma ugljika i da se slobodno kreću u većem rasponu. Teoretski, električna provodljivost ugljičnih nanocijevi je druga nakon supravodnika.
Da se to izrazi podacima: trenutni-nosivi kapacitet karbonskih nanocijevi je 1000 puta veći od bakarne žice.
Što je još važnije, u zavisnosti od "ugla kotrljanja" (kiralnosti), karbonske nanocijevi mogu biti metalne ili poluprovodne -, pa čak i različiti dijelovi iste cijevi mogu pokazati različitu provodljivost. Mogu poslužiti i kao žice i kao čipovi, što njihov potencijal primjene u oblasti elektronike čini neusporedivim.
Istraživanja pokazuju da procesori sa ugljičnim nanocijevi rade 2 puta brže od silikonskih procesora, a troše samo 1/3 energije. Jednom kada ugljične nanocijevi u potpunosti zamijene silicijum, "Silicijumska dolina" će možda zaista morati da promeni ime.
3. Toplotna provodljivost je 3-6 puta veća od dijamanta - Thermal King
Ugljične nanocijevi su jedan od najboljih toplotno provodljivih materijala do sada, sa teoretskom toplotnom provodljivošću približno 3-6 puta većom od dijamanta.
Toplotna provodljivost je ključni indikator za određivanje da li se materijal može koristiti u-elektronskim uređajima velike snage i termičkom upravljanju svemirskim letjelicama.
Dijamant se dugo smatrao najboljim prirodnim toplotnim provodnikom, ali ugljenične nanocevi obaraju ovaj rekord. Teoretski, toplotna provodljivost ugljeničnih nanocevi je oko 3-6 puta veća od dijamanta. Ugljična nanocijev sa jednim zidom na sobnoj temperaturi može postići toplotnu provodljivost do 3500 W·m⁻¹·K⁻¹, nadmašujući dijamant.
Ugljične nanocijevi mogu brzo provoditi toplinu duž svoje dužine. Ova karakteristika "usmjerenog provođenja topline" čini ih idealnim materijalima za odvođenje topline čipova i termičku zaštitu svemirskih letjelica.
4. Otporan na kiseline i alkalije, otporan na oksidaciju, može apsorbirati valove - Hemijski i funkcionalni kralj
Ugljične nanocijevi imaju odličnu hemijsku stabilnost, otporne su na kiseline i lužine i oksidaciju. Oni također mogu efikasno apsorbirati mikrovalove, ističući se u stealth materijalima, elektromagnetnoj zaštiti i drugim poljima.
"Kraljevska aura" ugljičnih nanocijevi nije ograničena na mehaniku, električnu energiju i toplinu -, one su također vrlo "izdržljive".
Ugljične nanocijevi su hemijski stabilne, otporne na kiseline i alkalije. Dodavanje ugljičnih nanocijevi u polimerne kompozite može poboljšati otpornost na kiseline i oksidaciju samih materijala, čineći ih pogodnim za zahtjevna okruženja kao što su zrakoplovstvo, avijacija, nacionalna obrana i vojna primjena.
Tu je i jedinstvena funkcija "aduta" - apsorpcije talasa. Zbog svoje posebne strukture i dielektričnih svojstava, ugljične nanocijevi pokazuju snažne performanse širokopojasne mikrovalne apsorpcije, koje se mogu koristiti u stealth materijalima, materijalima za elektromagnetnu zaštitu i materijalima koji apsorbiraju bezehoične komore. To znači da se budući stelt borbeni avioni i oprema za elektromagnetnu zaštitu mogu oslanjati na ovaj materijal "crnog zlata".
5. Već pokrivam vazduhoplovstvo → Automobilska industrija → Sportska oprema - Kralj aplikacija
Primene ugljeničnih nanocevi su već prešle iz "naučne fantastike" u stvarnost, obuhvatajući trilione-juana tržišta kao što su vazduhoplovstvo, automobilska industrija, energija i sportska oprema, i kreću se ka industrijskoj skali od sto{1}}milijardi-juana.
"Kralj novih materijala" ne "caruje" samo u laboratoriji. Pejzaž primjene karbonskih nanocijevi se brzo širi.
Vazduhoplovstvo:Kompoziti ugljeničnih nanocijev/aluminijskih matrica već su korišteni u međustepenim dijelovima rakete Long March 12, postižući laganu i visoku čvrstoću - koji je zaista materijal koji je "bio u svemiru".
Automobilska industrija:Polimerni kompoziti ojačani karbonskim nanocijevi- koriste se u izduvnim sistemima i komponentama karoserije. Smanjenje težine vozila od 25% moglo bi smanjiti potrošnju sirove nafte za do 250 miliona barela godišnje.
Sportska oprema:Ugljične nanocijevi su ušle u vrhunsku-sportsku opremu kao što su teniski reketi, ramovi za bicikle i palice za golf - lakši, snažniji i izdržljiviji.
Energetske/litijumske baterije:Kao provodljivi aditiv, ugljenične nanocevi su široko primenjene u industriji litijumskih baterija, sa potražnjom koja raste sa kombinovanom godišnjom stopom rasta od 40,8%.
Od raketa do reketa, od baterija do stelt borbenih aviona, karbonske nanocijevi se pretvaraju iz "laboratorijskog čuda" u "industrijski vitamin".
Shandong Tanfeng novi materijal: industrijski promotor kineskog "kralja novih materijala"
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. promoviše lokalizaciju ugljičnih nanocijevi, s mjesečnom proizvodnjom od 200 tona, pokrivajući cijeli niz cijevi sa jednim-zidom/više-zidnim cijevima i strateški pozicioniranih u sedam glavnih pravaca uključujući nova energetska vozila, zračni prostor i željeznički tranzit.
Ugljične nanocijevi zovu se "Kralj novih materijala", ali "kralju" je također potreban neko da ih "pozove" iz laboratorije na proizvodnu liniju.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. je upravo takvo preduzeće. Kompanija posjeduje više od deset aktivnih patenata koji se odnose na karbonske nanocijevi i silicijum{3}}ugljične anodne materijale. Njegovi proizvodi pokrivaju cijeli niz ugljičnih nanocijevi sa-ugljičnim nanocijevima sa više{6}}zidnih stijenki, provodljivih pasta i silicijumskih{7}}ugljičnih anodnih materijala.
Proizvodi kompanije TF-400 serije primijenjeni su u modificiranim materijalima visoke-ojačane provodljivosti i visoke-termalne provodljivosti, sa odličnom otpornošću na toplinu i koroziju. Tanfeng New Material pokreće "Kralja novih materijala" prema širem industrijskom bojnom polju snagom kineske proizvodnje.
Sažetak jedne-rečenice:Ugljične nanocijevi se nazivaju "Kraljem novih materijala" ne zato što se ističu u jednom određenom svojstvu, već zato što istovremeno posjeduju pet "aduta": najjače, najprovodljivije, najbolji prijenos topline, najstabilniju i najširu primjenu.
Od otkrića ugljičnih nanocijevi od strane japanskog naučnika Sumia Iijime 1991. godine, do njihove upotrebe u smanjenju težine na raketi Long March 12, do mjesečne proizvodnje Shandong Tanfeng New Materiala od 200 tona koja promovira lokalizaciju - ugljičnih nanocijevi silaze s trona "Kralja svakog industrijskog polja, koji treba brže da uđe u polje." To je pravi razlog zašto oni zaslužuju titulu "Kralja".