Nanotechnologie : Nanotubes de carbone. Caractéristiques électrophysiques des nanotubes de carbone modifiés

L'invention concerne le domaine de la fabrication de matériaux pour systèmes de stockage d'hydrogène ainsi que le domaine de la production de nanotubes de carbone et peut être utilisée dans la production de nanotubes de carbone utilisés comme matériau de support dans divers systèmes de stockage d'hydrogène. L'essence de l'invention : le procédé de traitement des nanotubes de carbone implique un chauffage à une température de 1 500 à 1 600 °C dans de la vapeur de sulfure de zinc pendant 20 à 30 minutes. Le résultat technique de l'invention est d'augmenter la capacité de sorption des nanotubes de carbone tout en réduisant simultanément la température et la durée du processus de traitement. 1 tableau

L'invention concerne le domaine de la fabrication de matériaux pour systèmes de stockage d'hydrogène ainsi que le domaine de la production de nanotubes de carbone et peut être utilisée dans la production de nanotubes de carbone utilisés comme matériau de support dans divers systèmes de stockage d'hydrogène.

Il existe une méthode connue pour traiter des nanotubes de carbone par chauffage à 1700-2200°C sous flux d'argon pendant 120 minutes - prototype. La méthode permet d'augmenter la capacité de sorption des nanotubes de carbone par rapport à l'hydrogène de 1,26 à 3,09 fois, en fonction de la température de traitement. Le principal inconvénient de cette méthode est la nécessité d’utiliser des températures de traitement élevées pour augmenter considérablement la capacité de sorption du matériau. Le traitement à 1 700 °C augmente la capacité d'adsorption de 1,26 fois seulement, tandis qu'un chauffage à 2 200 °C est nécessaire pour augmenter la capacité de sorption de 3,09 fois. Les inconvénients incluent également le long temps de traitement (120 minutes).

L'objectif de la présente invention est d'augmenter la capacité de sorption des nanotubes de carbone tout en réduisant simultanément la température et la durée du processus de traitement.

Ce problème est résolu dans le procédé proposé de traitement des nanotubes de carbone, y compris le chauffage, qui est effectué à une température de 1 500 à 1 600 °C dans un volume fermé dans de la vapeur de sulfure de zinc pendant 20 à 30 minutes.

Le traitement en vapeur de sulfure de zinc permet d'augmenter de 3,4 fois la capacité de sorption des nanotubes de carbone par rapport à l'hydrogène, tandis que la température du processus est réduite à 1500-1600°C et la durée du traitement est réduite à 20-30. minutes.

Le sulfure de zinc a un point de fusion de 1 765 °C et sa propre pression de vapeur au point de fusion est supérieure à 4,5 atm. Lorsque le sulfure de zinc est chauffé en phase solide, il se sublime ; à une température d'environ 1550°C, la pression de sa propre vapeur est de 1 atm. Lorsque le matériau est chauffé au-dessus de 1 600 °C, les vapeurs de sulfure de zinc se dissocient intensément pour former du zinc atomique et du soufre moléculaire.

L'augmentation de la capacité de sorption des nanotubes de carbone sous l'influence de la vapeur de sulfure de zinc s'explique par une augmentation de la surface active des nanotubes due à l'interaction chimique de ces matériaux.

Le choix de la plage de température pour le processus de traitement est dû au fait qu'à des températures inférieures à 1 500°C, lorsque la pression de la vapeur du ZnS est inférieure à 1 atm, le sulfure de zinc ne s'évapore pas assez intensément et entraîne une augmentation significative de la capacité de sorption. de nanotubes n'est pas atteint. À des températures supérieures à 1 600°C, les vapeurs de sulfure de zinc se dissocient intensément et les nanotubes de carbone sont rapidement détruits sous l'influence d'un puissant agent oxydant - le soufre gazeux, qui est l'un des produits de dissociation.

Lorsque la durée du processus est inférieure à 20 minutes, la capacité de sorption des nanotubes de carbone n'atteint pas les valeurs maximales. Lorsque la durée du traitement augmente au-delà de 30 minutes, la capacité de sorption cesse d'abord d'augmenter puis commence à diminuer, ce qui peut s'expliquer par le début de la destruction des nanotubes.

En fin de procédé, l'excès de sulfure de zinc évaporé se condense sur les parois froides du dispositif de traitement et peut être récupéré pour être réutilisé.

Les modes de traitement sont présentés dans le tableau, d'où, à titre de comparaison, sont extraits les résultats du traitement utilisant la méthode prototype.

Le tableau montre que ce n'est que dans les conditions correspondant à celles proposées (lignes 6-8, 12-13) que l'augmentation maximale de la capacité de sorption des nanotubes de carbone est atteinte. Dans ce cas, la température et la durée du traitement sont réduites par rapport à la méthode prototype.

Un échantillon de nanotubes de carbone pesant 1 g est placé dans un récipient de manière à ce que les nanotubes soient situés au dessus d'une source de sulfure de zinc pesant 0,5 g à une distance de 30 mm. Le récipient est mis sous vide à 10 -3 mm Hg. et scellé. Le récipient est ensuite placé dans un four sans gradient chauffé à 1550°C et maintenu pendant 25 minutes. Ensuite, le récipient est retiré, refroidi et ouvert. Le sulfure de zinc évaporé, condensé sur les parois du conteneur, est récupéré pour être réutilisé. Les nanotubes traités sont saturés d'hydrogène sous une pression de 100 atm et à une température de 25°C pendant 24 heures. La capacité de sorption des nanotubes de carbone augmente de 3,4 fois par rapport à l'échantillon d'origine.

Procédé de traitement de nanotubes de carbone, comprenant le chauffage, caractérisé en ce que le traitement est effectué à une température de 1 500 à 1 600 °C dans de la vapeur de sulfure de zinc pendant 20 à 30 minutes.

Des scientifiques de l'Université de Kanagawa (bien sûr, il s'agit du Japon) ont pu contrôler un objet en lévitation non seulement sans contact, mais également sans modifier les caractéristiques du champ magnétique. Tout cela s'est avéré possible grâce à une configuration particulière des aimants (ils sont placés en damier) et à l'effet du laser sur le disque flottant. Le laser agit de telle manière que le bord du disque chauffe, une différence de température se produit et le disque se déplace après le faisceau. Voici à quoi tout cela ressemble :

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Un Noël unique dans une station polaire de l'Antarctique

Chacun de nous a célébré Noël différemment. Certaines personnes ne reconnaissent pas du tout cette journée comme une fête, certaines l’ont célébrée avec des amis, d’autres encore sont allées dans des climats plus chauds. Mais les scientifiques de la station Antarctique ont décidé de lancer un télescope spécial pesant jusqu'à 1,8 tonne. Il s'agit d'un télescope stratosphérique qui effectue un certain nombre de tâches importantes pour étudier les processus de formation des étoiles et des planètes. L'appareil flottera à une altitude d'environ 30 kilomètres pour étudier l'espace. Selon les astronomes, ces télescopes sont moins chers que les télescopes orbitaux et le coût de leur fonctionnement est bien inférieur au coût de fonctionnement des télescopes orbitaux.

Les tubes de carbone sont dangereux pour la santé

Des scientifiques de l'Université d'Édimbourg ont découvert que les nanotubes de carbone ne sont pas moins (et peut-être plus) nocifs que l'amiante. Le fait est que le tube lui-même est très fin (le système immunitaire humain n'est pas conçu pour de telles dimensions), mais long. Ainsi, lorsqu'un nanotube pénètre dans les poumons, il infecte les poumons et le système immunitaire ne combat pas du tout un tel « voisin ». Il n’est pas encore tout à fait clair si les nanotubes s’accumuleront dans le corps humain en cas d’interaction à long terme avec les nanotubes de carbone. Mais même à court terme, tout cela peut nuire à la santé humaine.

Si quelqu'un est intéressé, vous pouvez obtenir des informations détaillées en anglais

L'énergie est une industrie importante qui joue un rôle énorme dans la vie humaine. La situation énergétique du pays dépend du travail de nombreux scientifiques de cette industrie. Aujourd'hui, ils recherchent ces objectifs, ils sont prêts à utiliser n'importe quoi, de la lumière du soleil à l'énergie de l'eau et de l'air. Les équipements capables de générer de l’énergie à partir de l’environnement sont très appréciés.

informations générales

Les nanotubes de carbone sont de longs plans de graphite roulés qui ont une forme cylindrique. En règle générale, leur épaisseur atteint plusieurs dizaines de nanomètres et leur longueur peut atteindre plusieurs centimètres. À l'extrémité des nanotubes se forme une tête sphérique, qui est l'une des parties du fullerène.

Il existe deux types de nanotubes de carbone : métalliques et semi-conducteurs. Leur principale différence est la conductivité actuelle. Le premier type peut conduire le courant à une température égale à 0ºС et le second uniquement à des températures élevées.

Nanotubes de carbone : propriétés

La plupart des domaines modernes, comme la chimie appliquée ou les nanotechnologies, sont associés aux nanotubes, qui ont une structure en carbone. Qu'est-ce que c'est? Cette structure fait référence à de grosses molécules reliées entre elles uniquement par des atomes de carbone. Les nanotubes de carbone, dont les propriétés reposent sur une coque fermée, sont très prisés. De plus, ces formations ont une forme cylindrique. De tels tubes peuvent être obtenus en enroulant une feuille de graphite ou cultivés à partir d'un catalyseur spécifique. Les nanotubes de carbone, dont les photos sont présentées ci-dessous, ont une structure inhabituelle.

Ils se présentent sous différentes formes et tailles : monocouches et multicouches, droits et courbés. Malgré le fait que les nanotubes semblent assez fragiles, ils constituent un matériau solide. À la suite de nombreuses études, il a été constaté qu'ils possèdent des propriétés telles que l'étirement et la flexion. Sous l'influence de charges mécaniques importantes, les éléments ne se déchirent pas et ne se cassent pas, c'est-à-dire qu'ils peuvent s'adapter à différentes tensions.

Toxicité

À la suite de plusieurs études, il a été constaté que les nanotubes de carbone peuvent causer les mêmes problèmes que les fibres d'amiante, c'est-à-dire que diverses tumeurs malignes surviennent, ainsi que le cancer du poumon. Le degré d'impact négatif de l'amiante dépend du type et de l'épaisseur de ses fibres. Étant donné que les nanotubes de carbone sont petits en poids et en taille, ils pénètrent facilement dans le corps humain avec l'air. Ensuite, ils pénètrent dans la plèvre et pénètrent dans la poitrine et, au fil du temps, provoquent diverses complications. Les scientifiques ont mené une expérience et ont ajouté des particules de nanotubes à la nourriture des souris. Les produits de petit diamètre ne s'attardaient pratiquement pas dans le corps, mais les plus gros s'enfonçaient dans les parois de l'estomac et provoquaient diverses maladies.

Méthodes de réception

Il existe aujourd'hui les méthodes suivantes pour produire des nanotubes de carbone : charge d'arc, ablation, dépôt en phase vapeur.

Décharge d'arc électrique. Obtention (les nanotubes de carbone sont décrits dans cet article) d'une charge électrique dans le plasma, qui brûle à l'aide d'hélium. Ce processus peut être réalisé à l'aide d'équipements techniques spéciaux pour la production de fullerènes. Mais cette méthode utilise d’autres modes de combustion à l’arc. Par exemple, elle est réduite et des cathodes d'une épaisseur énorme sont également utilisées. Pour créer une atmosphère d’hélium, il faut augmenter la pression de cet élément chimique. Les nanotubes de carbone sont produits par pulvérisation cathodique. Pour que leur nombre augmente, il est nécessaire d'introduire un catalyseur dans la tige de graphite. Il s’agit le plus souvent d’un mélange de différents groupes métalliques. Ensuite, la pression et la méthode de pulvérisation changent. Ainsi, un dépôt cathodique est obtenu, où se forment des nanotubes de carbone. Les produits finis poussent perpendiculairement à la cathode et sont rassemblés en paquets. Ils mesurent 40 microns de long.

Ablation. Cette méthode a été inventée par Richard Smalley. Son essence est d'évaporer différentes surfaces de graphite dans un réacteur fonctionnant à haute température. Les nanotubes de carbone sont formés par l'évaporation du graphite au fond du réacteur.

Ils sont refroidis et collectés à l'aide d'une surface de refroidissement. Si dans le premier cas, le nombre d'éléments était égal à 60 %, alors avec cette méthode, le chiffre augmentait de 10 %. Le coût de la méthode d’absolation laser est plus élevé que celui de toutes les autres. En règle générale, les nanotubes à simple paroi sont obtenus en modifiant la température de réaction.

Dépôt en phase vapeur. La méthode de dépôt en phase vapeur de carbone a été inventée à la fin des années 50. Mais personne n’imaginait qu’il pourrait être utilisé pour produire des nanotubes de carbone. Donc, vous devez d’abord préparer la surface avec le catalyseur. Il peut s'agir de petites particules de différents métaux, par exemple du cobalt, du nickel et bien d'autres. Les nanotubes commencent à émerger de la couche de catalyseur. Leur épaisseur dépend directement de la taille du métal catalytique. La surface est chauffée à des températures élevées, puis un gaz contenant du carbone est fourni. Parmi eux figurent le méthane, l'acétylène, l'éthanol, etc. L'ammoniac sert de gaz technique supplémentaire. Cette méthode de production de nanotubes est la plus courante. Le processus lui-même se déroule dans diverses entreprises industrielles, ce qui permet de consacrer moins de ressources financières à la production d'un grand nombre de tubes. Un autre avantage de cette méthode est que des éléments verticaux peuvent être obtenus à partir de n'importe quelle particule métallique servant de catalyseur. La production (les nanotubes de carbone sont décrits de toutes parts) a été rendue possible grâce aux recherches de Suomi Iijima, qui a observé au microscope leur apparition suite à la synthèse du carbone.

Principaux types

Les éléments carbonés sont classés selon le nombre de couches. Le type le plus simple est celui des nanotubes de carbone à simple paroi. Chacun d’eux a une épaisseur d’environ 1 nm et leur longueur peut être bien plus grande. Si l’on considère la structure, le produit ressemble à un emballage de graphite à l’aide d’un maillage hexagonal. À ses sommets se trouvent des atomes de carbone. Ainsi, le tube a la forme d’un cylindre sans coutures. La partie supérieure des appareils est fermée par des couvercles constitués de molécules de fullerène.

Le type suivant est celui des nanotubes de carbone à parois multiples. Ils sont constitués de plusieurs couches de graphite pliées en forme de cylindre. Une distance de 0,34 nm est maintenue entre eux. Ce type de structure est décrit de deux manières. Selon le premier, les tubes multicouches sont plusieurs tubes monocouches imbriqués les uns dans les autres, ce qui ressemble à une poupée gigogne. Selon la seconde, les nanotubes à parois multiples sont une feuille de graphite qui s'enroule plusieurs fois sur elle-même, à la manière d'un journal plié.

Nanotubes de carbone : application

Les éléments sont un tout nouveau représentant de la classe des nanomatériaux.

Comme mentionné précédemment, ils ont une structure de cadre dont les propriétés diffèrent de celles du graphite ou du diamant. C'est pourquoi ils sont utilisés beaucoup plus souvent que les autres matériaux.

En raison de caractéristiques telles que la résistance, la flexion, la conductivité, ils sont utilisés dans de nombreux domaines :

• comme additifs aux polymères ;
• catalyseur pour appareils d'éclairage, ainsi que pour écrans plats et tubes dans les réseaux de télécommunications ;
• comme absorbeur d'ondes électromagnétiques ;
• pour la conversion d'énergie ;
• production d'anodes dans divers types de batteries ;
• stockage d'hydrogène;
• fabrication de capteurs et de condensateurs;
• production de composites et renforcement de leur structure et de leurs propriétés.

Depuis de nombreuses années, les nanotubes de carbone, dont les applications ne se limitent pas à une industrie spécifique, sont utilisés dans la recherche scientifique. Ce matériau occupe une position faible sur le marché, car sa production à grande échelle pose des problèmes. Un autre point important est le coût élevé des nanotubes de carbone, qui est d'environ 120 dollars par gramme d'une telle substance.

Ils sont utilisés comme élément de base dans la production de nombreux composites, qui entrent dans la fabrication de nombreux articles de sport. Une autre industrie est l'industrie automobile. La fonctionnalisation des nanotubes de carbone dans ce domaine revient à conférer des propriétés conductrices aux polymères.

Le coefficient de conductivité thermique des nanotubes est assez élevé, ils peuvent donc être utilisés comme dispositif de refroidissement pour divers équipements massifs. Ils sont également utilisés pour fabriquer des pointes fixées aux tubes sondes.

Le domaine d'application le plus important est la technologie informatique. Grâce aux nanotubes, des écrans particulièrement plats sont créés. En les utilisant, vous pouvez réduire considérablement les dimensions globales de l'ordinateur lui-même, ainsi qu'augmenter ses performances techniques. L'équipement fini sera plusieurs fois supérieur aux technologies actuelles. Sur la base de ces études, des tubes cathodiques haute tension peuvent être créés.

Au fil du temps, les tubes seront utilisés non seulement en électronique, mais également dans les domaines médical et énergétique.

Production

Les tubes de carbone, dont la production est divisée en deux types, sont inégalement répartis.

Autrement dit, les MWNT sont produits bien plus que les SWNT. Le deuxième type est réalisé en cas de besoin urgent. Diverses entreprises produisent constamment des nanotubes de carbone. Mais ils ne sont pratiquement pas demandés car leur coût est trop élevé.

Chefs de production

Aujourd'hui, la première place dans la production de nanotubes de carbone est occupée par les pays asiatiques, dans une proportion 3 fois supérieure à celle des autres pays d'Europe et d'Amérique. Le Japon est notamment engagé dans la production de MWNT. Mais d'autres pays, comme la Corée et la Chine, ne sont en aucun cas inférieurs à cet indicateur.

Production en Russie

La production nationale de nanotubes de carbone est nettement en retard par rapport aux autres pays. En fait, tout dépend de la qualité des recherches menées dans ce domaine. Il n'y a pas suffisamment de ressources financières allouées ici pour la création de centres scientifiques et technologiques dans le pays. Beaucoup de gens n’acceptent pas les progrès de la nanotechnologie parce qu’ils ne savent pas comment elle peut être utilisée dans l’industrie. Par conséquent, la transition de l’économie vers une nouvelle voie est assez difficile.

Par conséquent, le président de la Russie a publié un décret indiquant les voies de développement de divers domaines de la nanotechnologie, y compris les éléments carbonés. À ces fins, un programme spécial de développement et de technologie a été créé.

Pour garantir que tous les points de la commande soient exécutés, la société Rusnanotech a été créée. Un montant important du budget de l'État a été alloué à son fonctionnement. C'est elle qui doit contrôler le processus de développement, de production et de mise en œuvre industrielle des nanotubes de carbone. Le montant alloué sera consacré à la création de divers instituts et laboratoires de recherche et renforcera également le travail existant des scientifiques nationaux. Ces fonds serviront également à acheter des équipements de haute qualité pour la production de nanotubes de carbone. Il convient également de prendre soin des dispositifs qui protégeront la santé humaine, car ce matériau provoque de nombreuses maladies.

Comme mentionné précédemment, tout le problème est de collecter des fonds. La plupart des investisseurs ne souhaitent pas investir dans les développements scientifiques, surtout à long terme. Tous les hommes d’affaires souhaitent réaliser des bénéfices, mais le nanodéveloppement peut prendre des années. C’est ce qui rebute les représentants des petites et moyennes entreprises. De plus, sans investissement public, il ne sera pas possible de lancer pleinement la production de nanomatériaux.

Un autre problème est l’absence de cadre juridique, puisqu’il n’existe pas de lien intermédiaire entre les différents niveaux d’activité. Par conséquent, les nanotubes de carbone, dont la production n'est pas demandée en Russie, nécessitent non seulement des investissements financiers, mais aussi mentaux. Jusqu'à présent, la Fédération de Russie est loin des pays asiatiques qui sont à la pointe du développement des nanotechnologies.

Aujourd'hui, les développements de cette industrie sont réalisés dans les facultés de chimie de diverses universités de Moscou, Tambov, Saint-Pétersbourg, Novossibirsk et Kazan. Les principaux producteurs de nanotubes de carbone sont la société Granat et l'usine Komsomolets de Tambov.

Côtés positifs et négatifs

Parmi les avantages figurent les propriétés particulières des nanotubes de carbone. Il s'agit d'un matériau durable qui ne s'effondre pas sous l'effet des contraintes mécaniques. De plus, ils fonctionnent bien en flexion et en étirement. Cela a été rendu possible grâce à la structure à cadre fermé. Leur utilisation ne se limite pas à une seule industrie. Les tubes ont trouvé des applications dans l'industrie automobile, l'électronique, la médecine et l'énergie.

Un énorme inconvénient est l'impact négatif sur la santé humaine.

Les particules de nanotubes pénétrant dans le corps humain entraînent l'apparition de tumeurs malignes et de cancers.

Un aspect essentiel est le financement de cette industrie. Beaucoup de gens ne veulent pas investir dans la science parce qu’il faut beaucoup de temps pour réaliser des bénéfices. Et sans le fonctionnement des laboratoires de recherche, le développement des nanotechnologies est impossible.

Conclusion

Les nanotubes de carbone jouent un rôle important dans les technologies innovantes. De nombreux experts prédisent la croissance de cette industrie dans les années à venir. Il y aura une augmentation significative des capacités de production, ce qui entraînera une diminution du coût des marchandises. Avec la baisse des prix, les tubes seront très demandés et deviendront un matériau indispensable pour de nombreux appareils et équipements.

Nous avons donc découvert quels sont ces produits.

Les nanotubes de carbone sont connus pour leurs propriétés mécaniques, électriques et thermiques uniques, adaptées à un large éventail d'applications polymères. Un module d'Young de 1 000 GPa et une résistance à la traction de 60 GPa ont été mesurés sur la structure individuelle. Ces indicateurs sont plusieurs ordres de grandeur supérieurs à ceux des plastiques techniques conventionnels. Des conductivités électriques et thermiques élevées ont également été établies expérimentalement, leurs valeurs approchant ou dépassant celles des métaux. Cette combinaison de propriétés et de forme de produit, compatible avec les technologies modernes de traitement des polymères, garantit la création de nouveaux matériaux structurels.

Application commerciale
L'utilisation de nanotubes de carbone pour conférer des propriétés antistatiques et conductrices aux polymères est désormais une pratique commerciale et se développe dans des secteurs tels que l'électronique et l'industrie automobile. La figure 1 montre une image typique de la conductivité d'un thermoplastique technique. Le remplissage nécessaire pour réaliser la transmission électrique dans le cas de nanotubes de carbone à parois multiples peut être 5 à 10 fois inférieur à celui du noir de carbone conducteur. Des comparaisons similaires sont faites avec des résines thermodurcissables telles que l'époxy, mais avec un remplissage nettement inférieur. Ce phénomène peut s'expliquer par la théorie de la percolation : un chemin pour le flux d'électrons est créé lorsque les particules sont très proches les unes des autres ou ont atteint le seuil de percolation. Les structures fibreuses avec un rapport (longueur/diamètre) élevé augmentent le nombre de contacts électriques et offrent un chemin plus uniforme. Le rapport géométrique des nanotubes d'hydrocarbures dans le produit final (comme les pièces moulées par injection) est généralement supérieur à 100 par rapport aux fibres de carbone courtes (<30) и техническим углеродом (>1). Ceci explique le dosage plus faible nécessaire pour une résistivité donnée. Le comportement de percolation peut varier en fonction du type de résine, de la viscosité et de la méthode de traitement du polymère.

Riz. 1. Dépendance de la conductivité électrique sur la teneur en charges carbonées : nanotubes de carbone, noir de carbone hautement conducteur, noir de carbone standard.

Une teneur réduite en charges peut offrir plusieurs avantages tels qu'une aptitude au traitement améliorée, un aspect de surface, un affaissement réduit et une capacité accrue à conserver les propriétés mécaniques du polymère d'origine. Ces avantages ont permis l'introduction de nanotubes de carbone à parois multiples dans les applications de polymères conducteurs, tableau 1. Dans ces applications, ils peuvent rivaliser avec des additifs tels que le noir de carbone hautement conducteur et les fibres de carbone sur une base coût/performance ou sur la base de caractéristiques uniques. caractéristiques impossibles à atteindre ou à correspondre aux spécifications du produit.

Tableau 1. Applications commerciales de polymères conducteurs avec des nanotubes de carbone à parois multiples.

L'incorporation de nanotubes de carbone à parois multiples dans les plastiques ou les élastomères repose sur des dispositifs relativement standards utilisés dans les composés de caoutchouc et les thermoplastiques, tels que les extrudeuses à vis fines et les mélangeurs de caoutchouc fermés. Les nanotubes de carbone multiparois de Nanocyl peuvent être fournis sous forme de poudre (Nanocyl® 7000) ou de concentrés thermoplastiques (PlastiCyl™).

Application de matériaux composites à des fins structurelles
La résistance exceptionnelle des nanotubes de carbone a des applications bénéfiques dans la création de divers types d'articles de sport à base de matériaux composites à base de fibres de carbone et de résines époxy. Pour faciliter l'incorporation et améliorer la liaison avec la phase liante (telle que l'époxy ou le polyuréthane), les nanotubes de carbone sont généralement modifiés chimiquement en surface. L'amélioration typique mesurée sur un matériau composite renforcé de fibres est de 10 à 50 % en termes de résistance et de surcharge. Ce niveau de renforcement peut être important pour un matériau composite donné, généralement limité par les propriétés de la résine.

Nouveaux développements
Le réseau de structures conductrices exceptionnellement fines, telles que les nanotubes de carbone, offre également de nouvelles opportunités dans la technologie des couches minces, notamment des revêtements antistatiques transparents et conducteurs dotés d'une conductivité permanente, de propriétés mécaniques améliorées et d'une résistance chimique renforcée. Des technologies de films transparents hautement conducteurs sont actuellement développées et concurrenceront dans un avenir proche les technologies d'oxyde métallique, telles que la technologie de pulvérisation d'oxyde d'étain et d'indium, utilisée aujourd'hui pour fabriquer des électrodes transparentes dans les écrans plats et dans des conceptions plus limitées telles que les écrans flexibles.
Une technologie moderne de production de papier utilisant des nanotubes de carbone à parois multiples a été développée. Ce papier est utilisé pour créer un revêtement de barrière thermique plus flexible afin de protéger les rétroviseurs de voiture du givrage, du chauffage par le sol et d'autres appareils de chauffage.
Des recherches sont menées sur de nouvelles propriétés obtenues par des ajouts mineurs de nanotubes de carbone multiparois aux polymères, telles que la résistance au feu et la résistance à la pourriture, ce qui pourrait conduire au développement de nouveaux produits plus conformes aux exigences environnementales modernes et améliorés. performances par rapport aux matériaux existants, sous réserve d’économies de coûts.

Élastomères renforcés
Le noir de carbone et d’autres charges en poudre sont largement utilisés pour renforcer le caoutchouc des pneus et autres caoutchoucs industriels. La composition peut contenir une charge élevée de charges pour augmenter la résistance et la rigidité jusqu'au niveau requis (plus de 50 % en poids), mais peut manquer d'élasticité dans certaines applications. Le remplacement de 5 à 10 % de remplissage par des nanotubes de carbone à parois multiples tels que le Nanocyl® 7000 peut fournir des élastomères hautes performances avec des niveaux similaires de résistance et de rigidité avec une élasticité améliorée, présentant un nouvel équilibre de propriétés mécaniques inégalé par les matériaux traditionnels.

L’utilisation des nanotubes de carbone à des fins commerciales est désormais une réalité et suscite de plus en plus d’attention. Cela signifie qu’ils sont acceptés par l’industrie comme un élément à valeur ajoutée qui concurrence d’autres options réglementées par les normes de l’industrie. Des recherches sont actuellement en cours sur de nouvelles propriétés bénéfiques et imprévisibles des nanotubes de carbone qui étendront leur pénétration dans l'industrie des polymères.