Nanoteknologi: Tabung nano karbon. Karakteristik elektrofisika dari tabung nano karbon yang dimodifikasi

Penemuan ini berkaitan dengan bidang pembuatan bahan untuk sistem penyimpanan hidrogen, serta bidang produksi tabung nano karbon dan dapat digunakan dalam produksi tabung nano karbon yang digunakan sebagai bahan pembawa dalam berbagai sistem penyimpanan hidrogen. Inti dari penemuan ini: metode pemrosesan tabung nano karbon melibatkan pemanasan pada suhu 1500-1600°C dalam uap seng sulfida selama 20-30 menit. Hasil teknis dari penemuan ini adalah untuk meningkatkan kapasitas penyerapan tabung nano karbon sekaligus mengurangi suhu dan durasi proses pengolahan. 1 meja

Penemuan ini berkaitan dengan bidang pembuatan bahan untuk sistem penyimpanan hidrogen, serta bidang produksi tabung nano karbon dan dapat digunakan dalam produksi tabung nano karbon yang digunakan sebagai bahan pembawa dalam berbagai sistem penyimpanan hidrogen.

Ada metode yang dikenal untuk mengolah tabung nano karbon dengan memanaskan hingga 1700-2200°C dalam aliran argon selama 120 menit - prototipe. Metode ini memungkinkan untuk meningkatkan kapasitas penyerapan tabung nano karbon terhadap hidrogen sebesar 1,26-3,09 kali, tergantung pada suhu pemrosesan. Kerugian utama dari metode ini adalah kebutuhan untuk menggunakan suhu pemrosesan yang tinggi untuk meningkatkan kapasitas penyerapan material secara signifikan. Perlakuan pada suhu 1700°C hanya meningkatkan kapasitas adsorpsi sebesar 1,26 kali, sedangkan pemanasan pada suhu 2200°C diperlukan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi sebesar 3,09 kali. Kekurangannya juga waktu pengerjaan yang lama (120 menit).

Tujuan dari penemuan ini adalah untuk meningkatkan kapasitas penyerapan tabung nano karbon sekaligus mengurangi suhu dan durasi proses pengolahan.

Masalah ini diselesaikan dalam metode yang diusulkan untuk pengolahan tabung nano karbon, termasuk pemanasan, yang dilakukan pada suhu 1500-1600°C dalam volume tertutup dalam uap seng sulfida selama 20-30 menit.

Perlakuan dalam uap seng sulfida memungkinkan peningkatan kapasitas penyerapan tabung nano karbon sehubungan dengan hidrogen sebesar 3,4 kali lipat, sementara suhu proses dikurangi menjadi 1500-1600°C, dan durasi perlakuan dikurangi menjadi 20-30 menit.

Seng sulfida memiliki titik leleh 1765°C dan tekanan uapnya sendiri pada titik leleh lebih dari 4,5 atm. Ketika seng sulfida dipanaskan dalam fase padat, ia menyublim; pada suhu kira-kira 1550°C, tekanan uapnya sendiri adalah 1 atm. Ketika bahan dipanaskan di atas 1600°C, uap seng sulfida berdisosiasi secara intensif membentuk atom seng dan molekul belerang.

Peningkatan kapasitas penyerapan tabung nano karbon di bawah pengaruh uap seng sulfida dijelaskan oleh peningkatan luas permukaan aktif tabung nano akibat interaksi kimia bahan-bahan tersebut.

Pemilihan kisaran suhu untuk proses pengolahan disebabkan oleh fakta bahwa pada suhu di bawah 1500°C, ketika tekanan uap ZnS sendiri kurang dari 1 atm, seng sulfida tidak menguap cukup intensif dan terjadi peningkatan kapasitas penyerapan yang signifikan. nanotube tidak tercapai. Pada suhu di atas 1600°C, uap seng sulfida berdisosiasi secara intensif dan tabung nano karbon dengan cepat dihancurkan di bawah pengaruh zat pengoksidasi kuat - gas belerang, yang merupakan salah satu produk disosiasi.

Ketika proses berlangsung kurang dari 20 menit, kapasitas penyerapan karbon nanotube tidak mencapai nilai maksimal. Ketika durasi pengobatan meningkat melebihi 30 menit, kapasitas penyerapan pertama-tama berhenti meningkat dan kemudian mulai menurun, yang dapat dijelaskan dengan dimulainya penghancuran nanotube.

Di akhir proses, kelebihan seng sulfida yang diuapkan mengembun di dinding dingin perangkat pengolahan dan dapat dikumpulkan untuk digunakan kembali.

Cara pengolahannya ditunjukkan pada tabel, dimana sebagai perbandingan diambil hasil pengolahan dengan metode prototype.

Tabel tersebut menunjukkan bahwa hanya dalam kondisi yang sesuai dengan yang diusulkan (baris 6-8, 12-13) peningkatan maksimum dalam kapasitas penyerapan tabung nano karbon dapat dicapai. Dalam hal ini, suhu dan durasi perlakuan berkurang dibandingkan dengan metode prototipe.

Sampel karbon nanotube seberat 1 g ditempatkan dalam wadah sehingga nanotube terletak di atas sumber seng sulfida seberat 0,5 g pada jarak 30 mm. Wadah dievakuasi hingga 10 -3 mm Hg. dan disegel. Wadah kemudian ditempatkan dalam oven bebas gradien yang dipanaskan hingga 1550°C dan ditahan selama 25 menit. Kemudian wadah dikeluarkan, didinginkan dan dibuka. Seng sulfida yang menguap, terkondensasi di dinding wadah, dikumpulkan untuk digunakan kembali. Nanotube yang diolah dijenuhkan dengan hidrogen pada tekanan 100 atm dan pada suhu 25°C selama 24 jam. Kapasitas penyerapan karbon nanotube meningkat 3,4 kali lipat dibandingkan sampel aslinya.

Suatu metode pengolahan karbon nanotube, termasuk pemanasan, ditandai dengan pengolahan dilakukan pada suhu 1500-1600°C dalam uap seng sulfida selama 20-30 menit.

Ilmuwan dari Universitas Kanagawa (tentunya Jepang) mampu mengendalikan benda melayang tidak hanya tanpa kontak, tetapi juga tanpa mengubah karakteristik medan magnet. Semua ini menjadi mungkin berkat konfigurasi magnet khusus (ditempatkan dalam pola kotak-kotak) dan efek laser pada disk mengambang. Laser bertindak sedemikian rupa sehingga tepi piringan memanas, terjadi perbedaan suhu, dan piringan bergerak mengikuti sinar. Berikut tampilannya:

Fakta menarik lainnya dapat ditemukan di website polezno.kg

Natal yang unik di stasiun kutub Antartika

Masing-masing dari kita merayakan Natal secara berbeda. Beberapa orang tidak menganggap hari ini sebagai hari libur sama sekali, beberapa merayakannya bersama teman, beberapa pergi ke iklim yang lebih hangat. Namun para ilmuwan dari stasiun Antartika memutuskan untuk meluncurkan teleskop khusus dengan berat sebanyak 1,8 ton. Ini adalah teleskop stratosfer yang melakukan sejumlah tugas penting untuk mempelajari proses pembentukan bintang dan pembentukan planet. Perangkat tersebut akan melayang di ketinggian sekitar 30 kilometer, mempelajari luar angkasa. Menurut para astronom, teleskop semacam itu lebih murah daripada teleskop orbital, dan biaya pengoperasiannya jauh lebih rendah daripada biaya pengoperasian teleskop orbital.

Tabung karbon berbahaya bagi kesehatan

Para ilmuwan dari Universitas Edinburgh telah menemukan bahwa tabung nano karbon tidak kalah berbahayanya (dan mungkin lebih) dibandingkan asbes. Masalahnya adalah tabung itu sendiri sangat tipis (sistem kekebalan manusia tidak dirancang untuk dimensi seperti itu), tetapi panjang. Jadi, ketika nanotube memasuki paru-paru, ia menginfeksi paru-paru, dan sistem kekebalan tidak melawan “tetangga” tersebut sama sekali. Belum sepenuhnya jelas apakah nanotube akan terakumulasi dalam tubuh manusia jika terjadi interaksi jangka panjang dengan material karbon nanotube. Namun meski dalam jangka pendek, semua itu bisa membahayakan kesehatan manusia.

Jika ada yang tertarik, Anda bisa mendapatkan informasi detailnya dalam bahasa Inggris

Energi merupakan industri penting yang memegang peranan besar dalam kehidupan manusia. Situasi energi di negara ini bergantung pada kerja banyak ilmuwan di industri ini. Saat ini mereka mencari tujuan tersebut, mereka siap menggunakan apa saja, mulai dari sinar matahari dan air hingga energi udara. Peralatan yang dapat menghasilkan energi dari lingkungan sangat dihargai.

Informasi umum

Tabung nano karbon adalah bidang grafit yang panjang dan digulung yang memiliki bentuk silinder. Biasanya, ketebalannya mencapai beberapa puluh nanometer, dan panjangnya beberapa sentimeter. Di ujung nanotube terbentuk kepala bulat, yang merupakan salah satu bagian fullerene.

Ada dua jenis tabung nano karbon: logam dan semikonduktor. Perbedaan utama mereka adalah konduktivitas saat ini. Tipe pertama dapat menghantarkan arus pada suhu 0ºС, dan tipe kedua - hanya pada suhu tinggi.

Tabung nano karbon: properti

Sebagian besar bidang modern, seperti kimia terapan atau nanoteknologi, berhubungan dengan nanotube, yang memiliki struktur kerangka karbon. Apa itu? Struktur ini mengacu pada molekul besar yang dihubungkan satu sama lain hanya oleh atom karbon. Tabung nano karbon, yang sifat-sifatnya didasarkan pada cangkang tertutup, sangat dihargai. Selain itu, formasi tersebut memiliki bentuk silinder. Tabung semacam itu dapat diperoleh dengan menggulung lembaran grafit, atau ditumbuhkan dari katalis tertentu. Tabung nano karbon, foto yang disajikan di bawah ini, memiliki struktur yang tidak biasa.

Mereka datang dalam berbagai bentuk dan ukuran: satu lapis dan banyak lapis, lurus dan melengkung. Meskipun nanotube terlihat cukup rapuh, mereka merupakan material yang kuat. Berdasarkan hasil banyak penelitian, ditemukan bahwa mereka memiliki sifat seperti regangan dan tekukan. Di bawah pengaruh beban mekanis yang serius, elemen tidak sobek atau pecah, sehingga dapat beradaptasi dengan tegangan yang berbeda.

Toksisitas

Dari berbagai penelitian, ditemukan bahwa karbon nanotube dapat menimbulkan masalah yang sama seperti serat asbes, yaitu terjadinya berbagai tumor ganas, serta kanker paru-paru. Tingkat dampak negatif asbes bergantung pada jenis dan ketebalan seratnya. Karena karbon nanotube memiliki berat dan ukuran yang kecil, mereka dengan mudah masuk ke dalam tubuh manusia bersama dengan udara. Selanjutnya, mereka masuk ke pleura dan masuk ke dada, dan lama kelamaan menyebabkan berbagai komplikasi. Para ilmuwan melakukan percobaan dan menambahkan partikel nanotube ke dalam makanan tikus. Produk yang berdiameter kecil praktis tidak berlama-lama di dalam tubuh, namun yang lebih besar menempel di dinding lambung dan menimbulkan berbagai penyakit.

Metode penerimaan

Saat ini, ada metode berikut untuk memproduksi tabung nano karbon: pengisian busur, ablasi, deposisi uap.

Pelepasan busur listrik. Memperoleh (tabung nano karbon dijelaskan dalam artikel ini) muatan listrik dalam plasma, yang dibakar menggunakan helium. Proses ini dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan teknis khusus untuk memproduksi fullerene. Namun metode ini menggunakan mode pembakaran busur lainnya. Misalnya, dikurangi, dan katoda dengan ketebalan yang sangat besar juga digunakan. Untuk menciptakan suasana helium, perlu untuk meningkatkan tekanan unsur kimia ini. Tabung nano karbon diproduksi dengan cara sputtering. Agar jumlahnya bertambah, perlu dimasukkan katalis ke dalam batang grafit. Paling sering itu adalah campuran kelompok logam yang berbeda. Selanjutnya, perubahan tekanan dan metode penyemprotan. Dengan demikian, deposit katoda diperoleh, di mana tabung nano karbon terbentuk. Produk jadi tumbuh tegak lurus terhadap katoda dan dikumpulkan menjadi bundel. Panjangnya 40 mikron.

Ablasi. Metode ini ditemukan oleh Richard Smalley. Esensinya adalah menguapkan permukaan grafit yang berbeda dalam reaktor yang beroperasi pada suhu tinggi. Tabung nano karbon dibentuk oleh penguapan grafit di bagian bawah reaktor.

Mereka didinginkan dan dikumpulkan menggunakan permukaan pendingin. Jika pada kasus pertama jumlah elemennya sama dengan 60%, maka dengan metode ini angkanya meningkat sebesar 10%. Biaya metode absolasi laser lebih mahal dibandingkan metode lainnya. Biasanya, nanotube berdinding tunggal diperoleh dengan mengubah suhu reaksi.

Deposisi uap. Metode pengendapan uap karbon ditemukan pada akhir tahun 50-an. Tapi tidak ada yang membayangkan bahwa itu bisa digunakan untuk memproduksi tabung nano karbon. Jadi, pertama-tama Anda perlu menyiapkan permukaan dengan katalis. Ini bisa berupa partikel kecil dari berbagai logam, misalnya kobalt, nikel dan banyak lainnya. Nanotube mulai muncul dari lapisan katalis. Ketebalannya secara langsung bergantung pada ukuran logam katalitik. Permukaannya dipanaskan hingga suhu tinggi, dan kemudian gas yang mengandung karbon disuplai. Diantaranya adalah metana, asetilena, etanol, dll. Amonia berfungsi sebagai gas teknis tambahan. Metode produksi nanotube ini adalah yang paling umum. Prosesnya sendiri berlangsung di berbagai perusahaan industri, sehingga lebih sedikit sumber daya keuangan yang dihabiskan untuk memproduksi tabung dalam jumlah besar. Keuntungan lain dari metode ini adalah unsur vertikal dapat diperoleh dari partikel logam apa pun yang berfungsi sebagai katalis. Produksinya (tabung nano karbon dijelaskan dari semua sisi) dimungkinkan berkat penelitian Suomi Iijima, yang mengamati penampakannya di bawah mikroskop sebagai hasil sintesis karbon.

Tipe utama

Unsur karbon diklasifikasikan berdasarkan jumlah lapisannya. Jenis yang paling sederhana adalah tabung nano karbon berdinding tunggal. Masing-masing tebalnya kira-kira 1 nm, dan panjangnya bisa lebih besar. Jika dilihat dari strukturnya, produk tersebut terlihat seperti membungkus grafit dengan menggunakan jaring heksagonal. Di simpulnya terdapat atom karbon. Jadi, tabung itu berbentuk silinder, tidak ada jahitannya. Bagian atas perangkat ditutup dengan penutup yang terdiri dari molekul fullerene.

Jenis selanjutnya adalah tabung nano karbon berdinding banyak. Mereka terdiri dari beberapa lapisan grafit, yang dilipat menjadi bentuk silinder. Jarak 0,34 nm dipertahankan di antara keduanya. Jenis struktur ini dijelaskan dalam dua cara. Menurut yang pertama, tabung multilayer adalah beberapa tabung satu lapis yang bersarang di dalam satu sama lain, yang terlihat seperti boneka bersarang. Menurut yang kedua, nanotube berdinding banyak adalah lembaran grafit yang membungkus dirinya sendiri beberapa kali, mirip dengan koran yang dilipat.

Tabung nano karbon: aplikasi

Unsur-unsur tersebut merupakan perwakilan baru dari kelas bahan nano.

Seperti disebutkan sebelumnya, mereka memiliki struktur rangka, yang sifatnya berbeda dari grafit atau berlian. Itu sebabnya bahan ini lebih sering digunakan dibandingkan bahan lainnya.

Karena karakteristiknya seperti kekuatan, tekukan, konduktivitas, mereka digunakan di banyak bidang:

• sebagai bahan tambahan pada polimer;
• katalis untuk perangkat penerangan, serta layar panel datar dan tabung dalam jaringan telekomunikasi;
• sebagai penyerap gelombang elektromagnetik;
• untuk konversi energi;
• produksi anoda pada berbagai jenis baterai;
• penyimpanan hidrogen;
• pembuatan sensor dan kapasitor;
• produksi komposit dan memperkuat struktur dan sifat mereka.

Selama bertahun-tahun, tabung nano karbon, yang penerapannya tidak terbatas pada satu industri tertentu, telah digunakan dalam penelitian ilmiah. Bahan ini memiliki posisi yang lemah di pasar, karena terdapat permasalahan pada produksi skala besar. Hal penting lainnya adalah tingginya biaya karbon nanotube, yaitu sekitar $120 per gram zat tersebut.

Mereka digunakan sebagai elemen dasar dalam produksi banyak komposit, yang digunakan untuk membuat banyak barang olahraga. Industri lainnya adalah industri otomotif. Fungsionalisasi tabung nano karbon di bidang ini bertujuan untuk memberikan sifat konduktif pada polimer.

Koefisien konduktivitas termal nanotube cukup tinggi, sehingga dapat digunakan sebagai alat pendingin berbagai peralatan masif. Mereka juga digunakan untuk membuat tip yang dilekatkan pada tabung probe.

Area aplikasi yang paling penting adalah teknologi komputer. Berkat nanotube, tampilan datar khususnya tercipta. Dengan menggunakannya, Anda dapat secara signifikan mengurangi dimensi keseluruhan komputer itu sendiri, serta meningkatkan kinerja teknisnya. Peralatan yang sudah jadi akan beberapa kali lebih unggul dari teknologi saat ini. Berdasarkan penelitian tersebut, tabung gambar tegangan tinggi dapat dibuat.

Seiring berjalannya waktu, tabung tersebut akan digunakan tidak hanya dalam bidang elektronik, tetapi juga dalam bidang medis dan energi.

Produksi

Tabung karbon yang produksinya terbagi menjadi dua jenis, distribusinya tidak merata.

Artinya, MWNT diproduksi lebih banyak dibandingkan SWNT. Tipe kedua dilakukan jika ada kebutuhan mendesak. Berbagai perusahaan terus memproduksi tabung nano karbon. Tapi mereka praktis tidak diminati, karena biayanya terlalu tinggi.

Pemimpin produksi

Saat ini, tempat terdepan dalam produksi tabung nano karbon ditempati oleh negara-negara Asia, yang 3 kali lebih tinggi dibandingkan negara lain di Eropa dan Amerika. Secara khusus, Jepang terlibat dalam produksi MWNT. Namun negara lain, seperti Korea dan China, juga tidak kalah dengan indikator ini.

Produksi di Rusia

Produksi karbon nanotube dalam negeri tertinggal jauh dibandingkan negara lain. Faktanya, itu semua tergantung pada kualitas penelitian yang dilakukan di bidang ini. Sumber daya keuangan yang dialokasikan di sini tidak cukup untuk pendirian pusat ilmu pengetahuan dan teknologi di negara ini. Banyak orang yang tidak menerima perkembangan nanoteknologi karena mereka tidak mengetahui bagaimana nanoteknologi dapat dimanfaatkan dalam industri. Oleh karena itu, transisi perekonomian ke jalur baru cukup sulit.

Oleh karena itu, Presiden Rusia mengeluarkan dekrit yang menunjukkan jalur pengembangan berbagai bidang nanoteknologi, termasuk elemen karbon. Untuk tujuan ini, program pengembangan dan teknologi khusus telah dibuat.

Untuk memastikan bahwa semua poin pesanan dilaksanakan, perusahaan Rusnanotech didirikan. Sejumlah besar anggaran negara dialokasikan untuk pengoperasiannya. Dialah yang harus mengendalikan proses pengembangan, produksi dan implementasi industri tabung nano karbon. Jumlah yang dialokasikan akan digunakan untuk pendirian berbagai lembaga penelitian dan laboratorium, dan juga akan memperkuat karya ilmuwan dalam negeri yang sudah ada. Dana ini juga akan digunakan untuk membeli peralatan berkualitas tinggi untuk produksi tabung nano karbon. Penting juga untuk merawat perangkat yang akan melindungi kesehatan manusia, karena bahan ini menyebabkan banyak penyakit.

Seperti disebutkan sebelumnya, seluruh masalahnya adalah penggalangan dana. Kebanyakan investor tidak mau berinvestasi dalam pengembangan ilmu pengetahuan, apalagi untuk jangka waktu yang lama. Semua pebisnis ingin mendapatkan keuntungan, namun pengembangan nano bisa memakan waktu bertahun-tahun. Hal inilah yang membuat perwakilan usaha kecil dan menengah enggan. Selain itu, tanpa investasi pemerintah, produksi bahan nano tidak akan dapat diluncurkan sepenuhnya.

Masalah lainnya adalah kurangnya kerangka hukum, karena tidak ada hubungan antara berbagai tingkat usaha. Oleh karena itu, tabung nano karbon, yang produksinya tidak diminati di Rusia, tidak hanya memerlukan investasi finansial, tetapi juga mental. Sejauh ini, Federasi Rusia masih jauh dari negara-negara Asia yang memimpin pengembangan nanoteknologi.

Saat ini, pengembangan industri ini dilakukan di fakultas kimia berbagai universitas di Moskow, Tambov, St. Petersburg, Novosibirsk dan Kazan. Produsen utama tabung nano karbon adalah perusahaan Granat dan pabrik Tambov Komsomolets.

Sisi positif dan negatif

Diantara kelebihannya adalah sifat khusus dari karbon nanotube. Mereka adalah bahan tahan lama yang tidak runtuh karena tekanan mekanis. Selain itu, mereka bekerja dengan baik dalam menekuk dan meregangkan. Hal ini dimungkinkan berkat struktur rangka tertutup. Penggunaannya tidak terbatas pada satu industri saja. Tabung tersebut telah diterapkan dalam industri otomotif, elektronik, kedokteran dan energi.

Kerugian besar adalah dampak negatifnya terhadap kesehatan manusia.

Partikel nanotube yang masuk ke dalam tubuh manusia menyebabkan terjadinya tumor ganas dan kanker.

Aspek penting adalah pembiayaan industri ini. Banyak orang tidak mau berinvestasi di bidang sains karena membutuhkan banyak waktu untuk mendapatkan keuntungan. Dan tanpa berfungsinya laboratorium penelitian, pengembangan nanoteknologi tidak mungkin terjadi.

Kesimpulan

Tabung nano karbon memainkan peran penting dalam teknologi inovatif. Banyak ahli memperkirakan pertumbuhan industri ini di tahun-tahun mendatang. Akan terjadi peningkatan kemampuan produksi yang signifikan sehingga berdampak pada penurunan harga pokok barang. Dengan penurunan harga, tabung akan banyak diminati dan akan menjadi bahan yang sangat diperlukan untuk banyak perangkat dan perlengkapan.

Jadi, kami menemukan produk apa ini.

Tabung nano karbon dikenal karena sifat mekanik, listrik, dan termalnya yang unik, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi polimer. Modulus Young sebesar 1000 GPa dan kekuatan tarik 60 GPa diukur pada struktur individu. Indikator-indikator ini beberapa kali lipat lebih tinggi dibandingkan dengan plastik rekayasa konvensional. Konduktivitas listrik dan termal yang tinggi juga telah ditetapkan secara eksperimental, dan nilainya mendekati atau melebihi nilai logam. Kombinasi sifat dan bentuk produk ini, yang kompatibel dengan teknologi pemrosesan polimer modern, memastikan terciptanya material struktural baru.

Aplikasi Komersial
Penggunaan tabung nano karbon untuk memberikan sifat antistatis dan konduktif pada polimer kini menjadi praktik komersial dan meluas ke industri seperti elektronik dan industri otomotif. Gambar 1 menunjukkan gambaran khas konduktivitas termoplastik rekayasa. Pengisian untuk mencapai transmisi listrik dalam kasus tabung nano karbon berdinding banyak bisa 5-10 kali lebih rendah dibandingkan karbon hitam konduktif. Perbandingan serupa dilakukan pada resin termoset, seperti epoksi, tetapi dengan pengisian yang jauh lebih rendah. Fenomena ini dapat dijelaskan dengan teori perkolasi: jalur aliran elektron tercipta ketika partikel berada sangat dekat satu sama lain atau telah mencapai ambang perkolasi. Struktur serat dengan rasio (panjang/diameter) yang tinggi meningkatkan jumlah kontak listrik dan menyediakan jalur yang lebih seragam. Rasio geometri tabung nano hidrokarbon pada produk akhir (seperti bagian cetakan injeksi) biasanya lebih besar dari 100 dibandingkan dengan serat karbon pendek (<30) и техническим углеродом (>1). Hal ini menjelaskan dosis yang lebih rendah yang diperlukan untuk resistivitas tertentu. Perilaku perkolasi dapat bervariasi tergantung pada jenis resin, viskositas, dan metode pemrosesan polimer.

Beras. 1. Ketergantungan konduktivitas listrik pada kandungan pengisi karbon: karbon nanotube, karbon hitam sangat konduktif, karbon hitam standar.

Pengurangan kandungan bahan pengisi dapat memberikan beberapa manfaat seperti peningkatan kemampuan proses, tampilan permukaan, pengurangan kekenduran, dan peningkatan kemampuan mempertahankan sifat mekanik polimer asli. Keunggulan ini memungkinkan diperkenalkannya tabung nano karbon berdinding banyak ke dalam aplikasi polimer konduktif, Tabel 1. Dalam aplikasi ini, mereka dapat bersaing dengan aditif seperti karbon hitam dan serat karbon yang sangat konduktif berdasarkan biaya/kinerja atau berdasarkan keunikannya. karakteristik yang tidak mungkin dicapai atau dicocokkan dengan spesifikasi produk.

Tabel 1. Aplikasi komersial polimer konduktif dengan tabung nano karbon berdinding banyak.

Penggabungan tabung nano karbon berdinding banyak ke dalam plastik atau elastomer bergantung pada perangkat yang relatif standar yang digunakan dalam kompon karet dan termoplastik, seperti ekstruder sekrup halus dan pengaduk karet tertutup. Tabung nano karbon berdinding banyak Nanocyl dapat disuplai dalam bentuk bubuk (Nanocyl® 7000) atau konsentrat termoplastik (PlastiCyl™).

Penerapan material komposit untuk tujuan struktural
Kekuatan luar biasa dari tabung nano karbon memiliki aplikasi yang bermanfaat dalam pembuatan berbagai jenis barang olahraga berdasarkan bahan komposit dari serat karbon dan resin epoksi. Untuk memfasilitasi penggabungan dan meningkatkan ikatan dengan fase pengikat (seperti epoksi atau poliuretan), tabung nano karbon biasanya dimodifikasi secara kimia di permukaan. Peningkatan tipikal yang diukur pada material komposit yang diperkuat serat adalah 10 hingga 50% pada kekuatan dan beban hidup. Tingkat penguatan ini bisa menjadi signifikan untuk material komposit tertentu, biasanya dibatasi oleh sifat resin.

Perkembangan baru
Jaringan struktur konduktif yang sangat tipis, seperti tabung nano karbon, juga memberikan peluang baru dalam teknologi film tipis, termasuk lapisan bening antistatis dan konduktif dengan konduktivitas permanen, sifat mekanik yang lebih baik, dan ketahanan kimia yang ditingkatkan. Teknologi film transparan yang sangat konduktif saat ini sedang dikembangkan yang dalam waktu dekat akan bersaing dengan teknologi oksida logam, seperti teknologi sputtering oksida timah indium, yang saat ini digunakan untuk membuat elektroda transparan pada layar panel datar dan desain yang lebih terbatas seperti layar fleksibel.
Teknologi produksi kertas modern menggunakan tabung nano karbon berdinding banyak telah dikembangkan. Kertas tersebut digunakan untuk membuat lapisan penghalang termal yang lebih fleksibel untuk melindungi kaca spion mobil dari lapisan es, pemanas di bawah lantai, dan perangkat pemanas lainnya.
Penelitian sedang dilakukan terhadap sifat-sifat baru yang diperoleh dengan penambahan kecil tabung nano karbon berdinding banyak ke polimer, seperti tahan api dan tahan busuk, yang dapat mengarah pada pengembangan produk baru yang lebih sesuai dengan persyaratan lingkungan modern dan telah ditingkatkan. kinerja dibandingkan dengan bahan yang ada, tergantung pada penghematan biaya.

Elastomer yang diperkuat
Karbon hitam dan pengisi bubuk lainnya banyak digunakan untuk memperkuat karet pada ban dan karet industri lainnya. Komposisi tersebut mungkin mengandung bahan pengisi dalam jumlah besar untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan hingga tingkat yang diperlukan (lebih dari 50% berat), namun mungkin kurang elastis dalam beberapa aplikasi. Mengganti pengisi 5-10% dengan tabung nano karbon berdinding banyak seperti Nanocyl® 7000 dapat menghasilkan elastomer berkinerja tinggi dengan tingkat kekuatan dan kekakuan serupa serta peningkatan elastisitas, menghadirkan keseimbangan baru sifat mekanik yang tak tertandingi oleh material tradisional.

Penggunaan tabung nano karbon untuk tujuan komersial kini menjadi kenyataan dan semakin menarik perhatian. Artinya, mereka diterima oleh industri sebagai komponen nilai tambah yang bersaing dengan opsi lain yang diatur oleh standar industri. Penelitian saat ini sedang dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat baru yang bermanfaat dan tidak dapat diprediksi dari tabung nano karbon yang akan memperluas penetrasi mereka ke dalam industri polimer.