1. Cryfder yw 100 gwaith Bod Dur, Dwysedd Dim ond 1/6 - Mechanical King
Nanotiwbiau carbon yw un o'r deunyddiau perfformiad mecanyddol gorau a ddarganfuwyd erioed gan ddynolryw. Mae cryfder tynnol 100 gwaith yn fwy na dur, tra nad yw pwysau ond 1/6 yn fwy na dur - yn wirioneddol "ysgafn ond cryf."
Gelwir nanotiwbiau carbon yn "Brenin Deunyddiau Newydd," a'u priodweddau mecanyddol yw'r "cerdyn trwmp" mwyaf trawiadol.
Yn ôl cyfrifiadau damcaniaethol, mae cryfder nanotiwbiau carbon 100 gwaith yn fwy na dur, mae modwlws Young bron i 6 gwaith yn fwy na dur, a dim ond 1/6 o ddur yw'r dwysedd. Mae cymhariaeth a ddyfynnwyd mewn deunyddiau a gasglwyd gan Academi y Gwyddorau Tsieineaidd hyd yn oed yn fwy greddfol: o'i gymharu â dur cryfder uchel ASTM A228, mae cryfder nanotiwbiau carbon 270 gwaith yn fwy, ac mae'r elastigedd tua 5 gwaith yn fwy.
| Dangosydd Perfformiad | Nanotiwbiau Carbon | Dur |
|---|---|---|
| Cryfder Tynnol | 50-200 GPa | 0.4-1.5 GPa |
| Dwysedd | 1.3-1.6 g / cm³ | 7.9 g / cm³ |
| Cryfder{0}}i-Cymhareb Pwysau | 100 gwaith yn fwy na dur | Llinell sylfaen |
Yn fwy rhyfeddol fyth, mae nanotiwbiau carbon yn "galed ond nid brau." Pan fyddant yn destun pwysau allanol enfawr, gall nanotiwbiau carbon blygu, cyrlio, neu hyd yn oed droelli, ond nid ydynt yn torri. Pan ryddheir y grym allanol, maent yn dychwelyd i'w siâp gwreiddiol. Mae'r cyfuniad hwn o "cryf + caled" yn hynod o brin mewn deunyddiau peirianneg.
Dyma hefyd pam mae gwyddonwyr yn rhagweld defnyddio nanotiwbiau carbon i adeiladu "gofod elevator" - dyma'r unig ddeunydd y gwyddys amdano ar hyn o bryd a allai rychwantu pellter o 380,000 cilomedr heb gael ei dorri gan ei bwysau ei hun.
2. Dargludedd Ail yn Unig i Uwchddargludyddion - Electrical King
Yn ddamcaniaethol, mae dargludedd trydanol nanotiwbiau carbon yn ail yn unig i uwch-ddargludyddion. Mae eu -capasiti cludo cerrynt 1000 gwaith yn fwy na chopr, a dyma'r unig ddeunydd sengl sy'n gallu gwasanaethu fel metel a lled-ddargludydd.
Mae'r "awra brenhinol" o nanotiwbiau carbon yn gorwedd nid yn unig yn "er gwaethaf" ond hefyd yn "trosglwyddo'n gyflym."
Mewn nanotiwbiau carbon, mae atomau carbon yn cael eu trefnu mewn strwythur diliau hecsagonol rheolaidd. O dan y strwythur hwn, mae'r effaith cydgysylltiad yn sylweddol, gan ganiatáu i electronau dorri'n rhydd o atomau carbon unigol a symud yn rhydd dros ystod fwy. Yn ddamcaniaethol, mae dargludedd trydanol nanotiwbiau carbon yn ail yn unig i uwch-ddargludyddion.
I'w roi mewn termau data: mae cynhwysedd cludo cyfredol nanotiwbiau carbon 1000 gwaith yn fwy na gwifren gopr.
Yn bwysicach fyth, yn dibynnu ar yr "ongl dreigl" (chirality), gall nanotiwbiau carbon fod naill ai'n fetelaidd neu'n lled-ddargludol - a gall hyd yn oed gwahanol rannau o'r un tiwb arddangos dargludedd gwahanol. Gallant wasanaethu fel gwifrau ac fel sglodion, gan wneud eu potensial cymhwyso yn y maes electroneg yn ddigyffelyb.
Mae ymchwil yn dangos bod proseswyr nanotiwb carbon yn rhedeg 2 gwaith yn gyflymach na phroseswyr silicon, tra'n defnyddio dim ond 1/3 o'r pŵer. Unwaith y bydd nanotiwbiau carbon yn disodli silicon yn llwyr, efallai y bydd gwir angen i "Silicon Valley" newid ei enw.
3. Mae Dargludedd Thermol yn 3-6 Gwaith Cymharol Diemwnt - Brenin Thermol
Nanotiwbiau carbon yw un o'r deunyddiau dargludol thermol gorau y gwyddys amdanynt hyd yma, gyda dargludedd thermol damcaniaethol tua 3-6 gwaith yn fwy na diemwnt.
Mae dargludedd thermol yn ddangosydd allweddol ar gyfer penderfynu a ellir defnyddio deunydd mewn dyfeisiau electronig pŵer uchel a rheolaeth thermol llong ofod.
Mae diemwnt wedi cael ei ystyried fel y dargludydd thermol naturiol gorau ers tro, ond mae nanotiwbiau carbon yn torri'r record hon. Yn ddamcaniaethol, mae dargludedd thermol nanotiwbiau carbon tua 3-6 gwaith yn fwy na diemwnt. Gall nanotiwb carbon un wal ar dymheredd ystafell gyflawni dargludedd thermol o hyd at 3500 W·m⁻¹·K⁻¹, gan ragori ar ddiemwnt.
Gall nanotiwbiau carbon ddargludo gwres ar eu hyd yn gyflym. Mae'r nodwedd "dargludiad gwres cyfeiriadol" hwn yn eu gwneud yn ddeunyddiau delfrydol ar gyfer afradu gwres sglodion ac amddiffyniad thermol llongau gofod.
4. Gwrthiannol Asid ac Alcali, Gwrthiannol Ocsidiad, Gall Amsugno Tonnau - Brenin Cemegol a Swyddogaethol
Mae gan nanotiwbiau carbon sefydlogrwydd cemegol rhagorol, gan wrthsefyll asidau ac alcalïau ac ocsidiad. Gallant hefyd amsugno microdonau yn effeithlon, gan wahaniaethu eu hunain mewn deunyddiau llechwraidd, cysgodi electromagnetig, a meysydd eraill.
Nid yw'r "awra brenhinol" o nanotiwbiau carbon yn gyfyngedig i fecaneg, trydan, a gwres - maent hefyd yn "wydn iawn."
Mae nanotiwbiau carbon yn sefydlog yn gemegol, gydag ymwrthedd asid ac alcali. Gall ychwanegu nanotiwbiau carbon i gyfansoddion polymer wella ymwrthedd asid a gwrthiant ocsidiad y deunyddiau eu hunain, gan eu gwneud yn addas ar gyfer amgylcheddau heriol megis awyrofod, hedfan, amddiffyn cenedlaethol a chymwysiadau milwrol.
Mae yna hefyd swyddogaeth "trump card" swyddogaeth - amsugno tonnau. Oherwydd eu strwythur arbennig a'u priodweddau dielectrig, mae nanotiwbiau carbon yn arddangos perfformiad amsugno microdon band eang cryf, y gellir eu defnyddio mewn deunyddiau llechwraidd, deunyddiau cysgodi electromagnetig, a deunyddiau amsugno siambr anechoic. Mae hyn yn golygu y gall jetiau ymladdwr llechwraidd ac offer amddiffyn electromagnetig yn y dyfodol ddibynnu ar y deunydd "aur du" hwn.
5. Eisoes Yn cwmpasu Awyrofod → Modurol → Nwyddau Chwaraeon - Application King
Mae cymwysiadau nanotiwbiau carbon eisoes wedi symud o "ffuglen wyddonol" i realiti, sy'n rhychwantu marchnadoedd yuan triliwn fel awyrofod, modurol, ynni, a nwyddau chwaraeon, ac maent yn symud tuag at gant{1}biliwn-yuan raddfa ddiwydiannol.
Nid yn unig y mae "Brenin Deunyddiau Newydd" yn "teyrnasu" yn y labordy. Mae tirwedd cymhwyso nanotiwbiau carbon yn ehangu'n gyflym.
Awyrofod:Mae cyfansoddion nanotiwb carbon / matrics alwminiwm eisoes wedi'u defnyddio yn adrannau rhyng-gam y roced Long March 12, gan gyflawni cryfder ysgafn a chryfder uchel - yn wirioneddol yn ddeunydd sydd "wedi bod i'r gofod."
Diwydiant Modurol:Defnyddiwyd cyfansoddion polymer wedi'u hatgyfnerthu â nanotiwb carbon mewn systemau gwacáu a chydrannau'r corff. Gallai gostyngiad o 25% ym mhwysau cerbydau leihau'r defnydd o olew crai hyd at 250 miliwn o gasgenni bob blwyddyn.
Nwyddau Chwaraeon:Mae nanotiwbiau carbon wedi mynd i mewn i offer chwaraeon pen uchel megis racedi tennis, fframiau beiciau, a chlybiau golff - ysgafnach, cryfach a mwy gwydn.
Batris Ynni / Lithiwm:Fel ychwanegyn dargludol, mae nanotiwbiau carbon wedi'u cymhwyso'n eang yn y diwydiant batri lithiwm, gyda'r galw yn tyfu ar gyfradd twf blynyddol cyfansawdd o 40.8%.
O rocedi i racedi, o fatris i jetiau ymladdwr llechwraidd, mae nanotiwbiau carbon yn trawsnewid o fod yn "wyrth labordy" yn "fitamin diwydiannol."
Deunydd Newydd Shandong Tanfeng: Hyrwyddwr Diwydiannol "Brenin Deunyddiau Newydd" Tsieina
Mae Shandong Tanfeng New Material Technology Co, Ltd yn hyrwyddo lleoleiddio nanotiwbiau carbon, gyda chynhyrchiad misol o 200 tunnell, sy'n cwmpasu'r ystod lawn o diwbiau wal sengl / aml-wal, ac wedi'u lleoli'n strategol mewn saith prif gyfeiriad gan gynnwys cerbydau ynni newydd, awyrofod, a thrafnidiaeth rheilffyrdd.
Gelwir nanotiwbiau carbon yn "Frenin Deunyddiau Newydd," ond mae angen i "brenin" hefyd gael rhywun i'w "wahodd" o'r labordy i'r llinell gynhyrchu.
Mae Shandong Tanfeng New Material Technology Co, Ltd yn union fenter o'r fath. Mae gan y cwmni fwy na deg patent gweithredol sy'n ymwneud â nanotiwbiau carbon a-defnyddiau anod carbon silicon. Mae ei gynhyrchion yn cwmpasu'r ystod lawn o-nanotiwbiau carbon wal sengl, nanotiwbiau carbon aml-furiog, pastau dargludol, a-defnyddiau anod carbon silicon.
Mae cynhyrchion cyfres TF-400 y cwmni wedi'u cymhwyso mewn deunyddiau wedi'u hatgyfnerthu â dargludedd uchel a dargludedd thermol uchel wedi'u haddasu, gyda gwrthiant gwres a cyrydiad rhagorol. Mae Tanfeng New Material yn gyrru'r "Brenin Deunyddiau Newydd" tuag at faes brwydro diwydiannol ehangach gyda grym gweithgynhyrchu Tsieineaidd.
Un{0}}crynodeb brawddeg:Gelwir nanotiwbiau carbon yn "Brenin Deunyddiau Newydd" nid oherwydd eu bod yn rhagori mewn un eiddo penodol, ond oherwydd eu bod ar yr un pryd yn meddu ar bum "cerdyn trwmp": y cryfaf, y mwyaf dargludol, y trosglwyddiad gwres gorau, y cymhwysiad mwyaf sefydlog a'r ehangaf.
O ddarganfod nanotiwbiau carbon gan y gwyddonydd Japaneaidd Sumio Iijima ym 1991, i'w defnydd mewn lleihau pwysau ar y roced Long March 12, i gynhyrchiad misol Shandong Tanfeng New Material o 200 tunnell yn hyrwyddo lleoleiddio - mae nanotiwbiau carbon yn camu i lawr o orsedd "Brenin Deunyddiau" ac yn mynd i mewn i bob maes diwydiannol, ysgafnach a chyflymach. Dyma'r gwir reswm pam eu bod yn haeddu'r teitl "Brenin."