nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe (CNTs, z ang. carbon nanotubes) – rodzaj nanorurek zbudowanych z węgla. Są one odmianą alotropową tego pierwiastka (obok grafitu, diamentu i fullerenów). Zbudowane są zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Odkryte zostały niedługo po fullerenach, w 1991 roku, przez w sadzy wygenerowanej poprzez odparowywanie łukowo-wyładowcze elektrody grafitowej. Najcieńsze nanorurki węglowe mają średnicę od rzędu jednego nanometra, a ich długość może być miliony razy większa. Wykazują niezwykłą wytrzymałość na rozciąganie i własności elektryczne oraz są znakomitymi przewodnikami ciepła. Te własności sprawiają, że są badane jako obiecujące materiały do zastosowań w nanotechnologii, elektronice, optyce i badaniach materiałowych. CNT są atrakcyjne dla szerokiego zakresu zastosowań ze względu na ich rozmiary, przewodność cieplną i elektryczną, wyjątkowo dużą powierzchnię właściwą, chemiczną obojętność. Przykładowe zastosowania obejmują kompozyty polimerowe o wysokiej wytrzymałości, materiały elektrodowe do akumulatorów o dużej pojemności, wydajne emitery pola do mikroskopii i litografii jako źródła elektronów, lampy rentgenowskie, magazyny wodoru, lampy wyładowcze, próżniowe wzmacniacze mikrofalowe, nanoelektronika, wypełniacze przewodzące. CNTs pod wpływem przyłożonego zewnętrznego pola elektrycznego emitują elektrony już w temperaturze pokojowej (emitery zimnych elektronów). Posiadają dużą gęstość elektronową na ich czubkach przez co mogą być używane jako bardzo wydajne końcówki do mikroskopów elektronowych (100 V zamiast 5kV). CNTs zostać także zostać wykorzystane w działach elektronowych, , biosensorach, ogniwach paliwowych, , tranzystorach oraz technologii stealth. CNTs mogą być stosowane także jako włókna oraz jako kompozyt polimer/nanorurki węglowe do tekstyliów elektronicznych. Bardzo małe ilości nanorurek węglowych w polimerze mogą tworzyć perkolacyjną sieć, która sprawia, że polimer przewodzi, bez wypełniacza powodującego degradację początkowych właściwości matrycy. Są także doskonałym środkiem smarnym jak i dodatkiem do smarów i olejów. Trwają badania nad wykorzystaniem nanorurek węglowych do przechowywania wodoru. Takie nanorurki z wodorem w środku mogą być wykorzystywane jako ogniwa paliwowe zasilane wodorem do napędzania energooszczędnych i przyjaznych dla środowiska pojazdów. Kilka lat temu wytwarzanie nanorurek węglowych było bardzo skomplikowane i drogie. Obecnie znane są wydajne i stabilne oraz stosunkowo niedrogie metody produkcji, np. metoda CVD. Z chemicznego punktu widzenia, atomy węgla w nanorurkach węglowych połączone są wiązaniami o rzędzie większym od jedności (zawierają zdelokalizowane wiązania podwójne), w przeciwieństwie do pojedynczych wiązań tworzących diament, co pozwala nanorurkom uzyskiwać większą odporność na rozciąganie. Nanorurki samoczynnie zlepiają się we włókna za pomocą oddziaływań Van der Waalsa. Pod dużym ciśnieniem można nanorurki połączyć ze sobą, tworząc z nich niezwykle twarde materiały takie jak ADNR.