1. Stiprumas 100 kartų didesnis nei plieno, tankis tik 1/6 - Mechaninis karalius
Anglies nanovamzdeliai yra viena iš geriausių mechaninių savybių, kurias kada nors atrado žmonija. Tempiamasis stipris yra 100 kartų didesnis nei plieno, o svoris yra tik 1/6 plieno - tikrai „lengvas, bet stiprus“.
Anglies nanovamzdeliai vadinami „naujų medžiagų karaliumi“, o jų mechaninės savybės yra įspūdingiausias „koziris“.
Remiantis teoriniais skaičiavimais, anglies nanovamzdelių stiprumas yra 100 kartų didesnis nei plieno, Youngo modulis yra beveik 6 kartus didesnis nei plieno, o tankis yra tik 1/6 plieno. Palyginimas, paminėtas Kinijos mokslų akademijos sudarytose medžiagose, yra dar intuityvesnis: lyginant su ASTM A228 didelio-stiprumo plienu, anglies nanovamzdelių stiprumas yra 270 kartų didesnis, o elastingumas – maždaug 5 kartus didesnis.
| Veiklos rodiklis | Anglies nanovamzdeliai | Plienas |
|---|---|---|
| Tempimo stiprumas | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Tankis | 1,3-1,6 g/cm³ | 7,9 g/cm³ |
| Jėgos-ir-svorio santykis | 100 kartų daugiau nei plieno | Bazinė linija |
Dar labiau stebina tai, kad anglies nanovamzdeliai yra „kieti, bet ne trapūs“. Veikiant didžiuliam išoriniam slėgiui, anglies nanovamzdeliai gali sulinkti, susisukti ar net susisukti, tačiau nelūžta. Atleidus išorinę jėgą, jie grįžta į pradinę formą. Toks „stiprus + kietas“ derinys itin retas inžinerinėse medžiagose.
Dėl šios priežasties mokslininkai numato naudoti anglies nanovamzdelius „kosminiam liftui“ pastatyti - tai vienintelė šiuo metu žinoma medžiaga, galinti įveikti 380 000 kilometrų atstumą, nesulaužydama savo svorio.
2. Laidumas antras po superlaidininkų - Elektros karalius
Anglies nanovamzdelių elektrinis laidumas teoriškai nusileidžia tik superlaidininkams. Jų dabartinė-atlaikomoji galia yra 1000 kartų didesnė nei vario, ir jie yra vienintelė medžiaga, galinti tarnauti ir kaip metalas, ir kaip puslaidininkis.
Anglies nanovamzdelių „karališka aura“ slypi ne tik „atlaikyme“, bet ir „greitai perduodame“.
Anglies nanovamzdiuose anglies atomai yra išsidėstę taisyklinga šešiakampe korio struktūra. Pagal šią struktūrą konjugacijos efektas yra reikšmingas, leidžiantis elektronams išsivaduoti iš atskirų anglies atomų ir laisvai judėti didesniu diapazonu. Teoriškai anglies nanovamzdelių elektrinis laidumas nusileidžia tik superlaidininkams.
Kalbant apie duomenis: dabartinė{0}}anglies nanovamzdelių keliamoji galia yra 1000 kartų didesnė nei varinės vielos.
Dar svarbiau, kad, atsižvelgiant į „riedėjimo kampą“ (chiralumą), anglies nanovamzdeliai gali būti metaliniai arba puslaidininkiai - ir net skirtingos to paties vamzdžio dalys gali turėti skirtingą laidumą. Jie gali tarnauti ir kaip laidai, ir kaip lustai, todėl jų panaudojimo galimybės elektronikos srityje yra neprilygstamos.
Tyrimai rodo, kad anglies nanovamzdelių procesoriai veikia 2 kartus greičiau nei silicio procesoriai, o sunaudoja tik 1/3 energijos. Kai anglies nanovamzdeliai visiškai pakeičia silicį, „Silicio slėniui“ gali tekti pakeisti pavadinimą.
3. Šiluminis laidumas yra 3-6 kartus didesnis nei deimantų – terminis karalius
Anglies nanovamzdeliai yra viena geriausių iki šiol žinomų šilumai laidžių medžiagų, kurių teorinis šilumos laidumas yra maždaug 3–6 kartus didesnis nei deimantų.
Šilumos laidumas yra pagrindinis rodiklis, leidžiantis nustatyti, ar medžiaga gali būti naudojama didelės galios{0}}elektroniniuose įrenginiuose ir erdvėlaivių šilumos valdymui.
Deimantas ilgą laiką buvo laikomas geriausiu natūraliu šilumos laidininku, tačiau anglies nanovamzdeliai muša šį rekordą. Teoriškai anglies nanovamzdelių šilumos laidumas yra maždaug 3-6 kartus didesnis nei deimantų. Vienasienis anglies nanovamzdelis kambario temperatūroje gali pasiekti iki 3500 W·m⁻¹·K⁻¹ šilumos laidumą, pranokstant deimantą.
Anglies nanovamzdeliai gali greitai praleisti šilumą per visą savo ilgį. Dėl šios „kryptinio šilumos laidumo“ charakteristikos jie yra ideali medžiaga drožlių šilumos išsklaidymui ir erdvėlaivių šiluminei apsaugai.
4. Atsparus rūgštims ir šarmams, atsparus oksidacijai, gali sugerti bangas - Cheminis ir funkcinis karalius
Anglies nanovamzdeliai turi puikų cheminį stabilumą, atsparūs rūgštims ir šarmams bei oksidacijai. Jie taip pat gali efektyviai sugerti mikrobangas, išsiskiriančios slaptomis medžiagomis, elektromagnetiniu ekranavimu ir kituose laukuose.
Anglies nanovamzdelių „karališka aura“ neapsiriboja mechanika, elektra ir šiluma - jie taip pat yra labai „patvarūs“.
Anglies nanovamzdeliai yra chemiškai stabilūs, atsparūs rūgštims ir šarmams. Anglies nanovamzdelių pridėjimas prie polimerinių kompozitų gali pagerinti pačių medžiagų atsparumą rūgštims ir atsparumą oksidacijai, todėl jos bus tinkamos reiklioms aplinkoms, pavyzdžiui, aviacijai, aviacijai, krašto apsaugai ir kariniams tikslams.
Taip pat yra unikali „koziro“ funkcija - bangos sugertis. Dėl ypatingos struktūros ir dielektrinių savybių anglies nanovamzdeliai pasižymi stipriomis plačiajuosčio ryšio mikrobangų sugerties savybėmis, kurios gali būti naudojamos slaptose medžiagose, elektromagnetinėse ekranavimo medžiagose ir aidomą kamerą sugeriančiose medžiagose. Tai reiškia, kad būsimi slapti naikintuvai ir elektromagnetinės apsaugos įranga gali pasikliauti šia „juodojo aukso“ medžiaga.
5. Jau apima aviacijos ir erdvės → Automobiliai → Sporto prekės - Taikymas karalius
Anglies nanovamzdelių taikymas jau perėjo iš „mokslinės fantastikos“ į realybę, apimantis trilijonus{0}}juanių rinkas, pvz., aviacijos, automobilių, energetikos ir sporto prekių rinkas, ir artėja prie šimto{1}}milijardų-juanių pramoninio masto.
„Naujų medžiagų karalius“ „karalauja“ ne tik laboratorijoje. Anglies nanovamzdelių taikymo sritis sparčiai plečiasi.
Oro erdvė:Anglies nanovamzdelių/aliuminio matricos kompozitai jau buvo naudojami tarppakopinėse raketos „Long March 12“ dalyse, todėl buvo pasiektas lengvas ir didelio stiprumo - medžiaga, kuri „buvo kosmose“.
Automobilių pramonė:Anglies nanovamzdeliais{0}}sustiprinti polimeriniai kompozitai buvo naudojami išmetimo sistemose ir kėbulo komponentuose. 25 % sumažinus transporto priemonės svorį žalios naftos suvartojimas galėtų sumažėti iki 250 mln. barelių kasmet.
Sporto prekės:Anglies nanovamzdeliai pateko į aukščiausios klasės{0}}sporto įrangą, pvz., teniso raketes, dviračių rėmus ir golfo lazdas, - lengvesnes, tvirtesnes ir patvaresnes.
Energijos / ličio baterijos:Kaip laidus priedas, anglies nanovamzdeliai buvo plačiai naudojami ličio baterijų pramonėje, o paklausa auga 40,8% metiniu augimo tempu.
Nuo raketų iki raketių, nuo baterijų iki slaptų naikintuvų – anglies nanovamzdeliai iš „laboratorinio stebuklo“ virsta „pramoniniu vitaminu“.
Shandong Tanfeng nauja medžiaga: Kinijos "naujų medžiagų karaliaus" pramonės propaguotojas
„Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd.“ skatina anglies nanovamzdelių lokalizaciją, per mėnesį pagamindama 200 tonų, apimdama visą vienos -sienos / daugiasienių-vamzdelių asortimentą ir strategiškai išdėstyta septyniomis pagrindinėmis kryptimis, įskaitant naujas energetines transporto priemones, aviaciją ir tranzitą geležinkeliu.
Anglies nanovamzdeliai vadinami „naujų medžiagų karaliumi“, tačiau „karaliui“ taip pat reikia, kad kas nors jį „pakviestų“ iš laboratorijos į gamybos liniją.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. yra būtent tokia įmonė. Bendrovė turi daugiau nei dešimt aktyvių patentų, susijusių su anglies nanovamzdeliais ir silicio -anglies anodo medžiagomis. Jos gaminiai apima visą asortimentą viena{5}}anglies nanovamzdelių, daugiasienių-anglies nanovamzdelių, laidžių pastų ir silicio-anglies anodo medžiagų.
Bendrovės TF-400 serijos gaminiai buvo naudojami modifikuotose didelio-laidumo ir didelio-šilumai sustiprintose medžiagose, pasižyminčiose puikiu atsparumu karščiui ir korozijai. „Tanfeng New Material“ skatina „naujų medžiagų karalių“ į platesnį pramonės mūšio lauką su Kinijos gamybos galia.
Vieno{0}}sakinio santrauka:Anglies nanovamzdeliai vadinami „naujų medžiagų karaliumi“ ne todėl, kad jie išsiskiria viena konkrečia savybe, o todėl, kad vienu metu turi penkis „kozirius“: stipriausią, laidiausią, geriausią šilumos perdavimą, stabiliausią ir plačiausiai pritaikytą.
Nuo anglies nanovamzdelių atradimo, kurį 1991 m. atrado japonų mokslininkas Sumio Iijima, iki jų panaudojimo svorio mažinimui raketoje „Long March 12“, iki „Shandongo Tanfeng New Material“ kas mėnesį pagaminamos 200 tonų, skatinančios lokalizaciją - anglies nanovamzdeliai nusileidžia iš „Medžiagų karaliaus“ sosto, kuriam reikia greičiau, vis stipresnio ir lengvesnio. Tai yra tikroji priežastis, kodėl jie nusipelno „Karaliaus“ titulo.