1. Styrken er 100 gange større end stål, densitet kun 1/6 - mekanisk konge
Carbon nanorør er et af de bedste mekaniske ydeevne materialer, der nogensinde er opdaget af menneskeheden. Trækstyrken er 100 gange stålets, mens vægten kun er 1/6 af stålets - virkelig "let, men stærk."
Carbon nanorør kaldes "kongen af nye materialer", og deres mekaniske egenskaber er det mest imponerende "trumfkort".
Ifølge teoretiske beregninger er styrken af kulstofnanorør 100 gange stålets styrke, Youngs modul er næsten 6 gange stålets, og tætheden er kun 1/6 af stål. En sammenligning citeret i kompilerede materialer fra det kinesiske videnskabsakademi er endnu mere intuitiv: Sammenlignet med ASTM A228 højstyrkestål er styrken af kulstofnanorør 270 gange større, og elasticiteten er omkring 5 gange større.
| Ydelsesindikator | Carbon nanorør | Stål |
|---|---|---|
| Trækstyrke | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Tæthed | 1,3-1,6 g/cm³ | 7,9 g/cm³ |
| Styrke-til-vægtforhold | 100 gange stålets | Baseline |
Endnu mere bemærkelsesværdigt er kulstof nanorør "hårde, men ikke skøre." Når de udsættes for et enormt ydre tryk, kan kulstofnanorør bøjes, krølle eller endda sno sig, men de knækker ikke. Når den ydre kraft frigives, vender de tilbage til deres oprindelige form. Denne kombination af "stærk + sej" er yderst sjælden i tekniske materialer.
Det er også grunden til, at forskere forestiller sig at bruge kulstof-nanorør til at bygge en "rumelevator" - det er det eneste kendte materiale, der potentielt kan strække sig over en afstand på 380.000 kilometer uden at blive ødelagt af sin egen vægt.
2. Ledningsevne kun næst efter superledere - Electrical King
Den elektriske ledningsevne af kulstofnanorør er teoretisk set kun næst efter superledere. Deres nuværende-bærekapacitet er 1000 gange kobbers, og de er det eneste enkeltmateriale, der kan fungere som både metal og halvleder.
Den "kongelige aura" af kulstofnanorør ligger ikke kun i "at modstå", men også i "at transmittere hurtigt."
I kulstofnanorør er kulstofatomer arrangeret i en regulær sekskantet bikagestruktur. Under denne struktur er konjugationseffekten signifikant, hvilket gør det muligt for elektroner at bryde fri fra de individuelle carbonatomers indhold og bevæge sig frit over et større område. Teoretisk set er den elektriske ledningsevne af kulstofnanorør kun næst efter superledere.
For at sige det i datatermer: den nuværende-bærekapacitet for kulstofnanorør er 1000 gange større end kobbertråds.
Endnu vigtigere, afhængigt af "rulningsvinklen" (kiralitet), kan kulstofnanorør være enten metalliske eller halvledende - og endda forskellige dele af det samme rør kan udvise forskellig ledningsevne. De kan fungere både som ledninger og som chips, hvilket gør deres anvendelsespotentiale på elektronikområdet uden sidestykke.
Forskning viser, at carbon nanorør-processorer kører 2 gange hurtigere end silicium-processorer, mens de kun bruger 1/3 af strøm. Når carbon nanorør fuldt ud erstatter silicium, kan "Silicon Valley" måske virkelig have brug for at ændre sit navn.
3. Termisk ledningsevne er 3-6 gange så stor som Diamond - Thermal King
Carbon nanorør er et af de bedste termisk ledende materialer kendt til dato, med teoretisk termisk ledningsevne cirka 3-6 gange diamant.
Termisk ledningsevne er en nøgleindikator til at bestemme, om et materiale kan bruges i elektroniske enheder med høj-effekt og termisk styring af rumfartøjer.
Diamant har længe været betragtet som den bedste naturlige termiske leder, men kulstof nanorør bryder denne rekord. Teoretisk set er kulstofnanorørs varmeledningsevne omkring 3-6 gange diamantens. Et enkeltvægget carbon nanorør ved stuetemperatur kan opnå en termisk ledningsevne på op til 3500 W·m⁻¹·K⁻¹, hvilket overgår diamant.
Carbon nanorør kan hurtigt lede varme langs deres længde. Denne "retningsbestemte varmeledning"-karakteristik gør dem til ideelle materialer til varmeafledning af spåner og termisk beskyttelse af rumfartøjer.
4. Syre- og alkalibestandig, oxidationsbestandig, kan absorbere bølger - kemisk og funktionel konge
Carbon nanorør har fremragende kemisk stabilitet, modstår syrer og baser og oxidation. De kan også effektivt absorbere mikrobølger og udmærker sig i stealth-materialer, elektromagnetisk afskærmning og andre felter.
Den "kongelige aura" af kulstofnanorør er ikke begrænset til mekanik, elektricitet og varme - de er også meget "holdbare".
Carbon nanorør er kemisk stabile, med syre- og alkaliresistens. Tilføjelse af carbon nanorør til polymerkompositter kan forbedre syreresistensen og oxidationsmodstanden af selve materialerne, hvilket gør dem velegnede til krævende miljøer såsom rumfart, luftfart, nationalt forsvar og militære applikationer.
Der er også en unik "trumfkort"-funktion - bølgeabsorption. På grund af deres specielle struktur og dielektriske egenskaber udviser kulstofnanorør en stærk bredbåndsmikrobølgeabsorptionsydelse, som kan bruges i stealth-materialer, elektromagnetiske afskærmningsmaterialer og ekkofri kammerabsorberende materialer. Det betyder, at fremtidige stealth jagerfly og elektromagnetisk beskyttelsesudstyr kan stole på dette "sort guld" materiale.
5. Dækker allerede rumfart → Automotive → Sportsartikler - Application King
Anvendelsen af kulstof-nanorør er allerede flyttet fra "science fiction" til virkeligheden og spænder over billioner-yuan markeder såsom rumfart, bilindustrien, energi og sportsartikler, og bevæger sig mod en industriel skala på hundrede-milliarder-yuan.
"Kongen af nye materialer" "regerer" ikke kun i laboratoriet. Anvendelseslandskabet for kulstofnanorør udvides hurtigt.
Luftfart:Carbon nanorør/aluminium matrix kompositter er allerede blevet brugt i mellemtrinssektionerne af Long March 12 raketten, hvilket har opnået letvægts og høj styrke - i sandhed et materiale, der har "været i rummet."
Bilindustrien:Kulstof nanorør-forstærkede polymerkompositter er blevet brugt i udstødningssystemer og kropskomponenter. En reduktion på 25 % i køretøjets vægt kan reducere råolieforbruget med op til 250 millioner tønder årligt.
Sportsartikler:Carbon nanorør er blevet lettere, stærkere og mere holdbare i-avanceret sportsudstyr såsom tennisketsjere, cykelstel og golfkøller.
Energi/lithium batterier:Som et ledende additiv er kulstofnanorør blevet brugt i vid udstrækning i lithiumbatteriindustrien, hvor efterspørgslen vokser med en sammensat årlig vækstrate på 40,8 %.
Fra raketter til ketchere, fra batterier til stealth jagerfly, kulstof nanorør forvandles fra et "laboratoriemirakel" til et "industrielt vitamin."
Shandong Tanfeng nyt materiale: Den industrielle promotør af Kinas "konge af nye materialer"
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. fremmer lokaliseringen af kulstofnanorør med en månedlig produktion på 200 tons, der dækker hele spektret af enkelt-væggede/fler-væggede rør og strategisk placeret i syv hovedretninger, herunder nye energikøretøjer, rumfart og jernbanetransit.
Carbon nanorør kaldes "kongen af nye materialer", men en "konge" har også brug for nogen til at "invitere" den fra laboratoriet til produktionslinjen.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. er præcis sådan en virksomhed. Virksomheden har mere end ti aktive patenter relateret til carbonnanorør og silicium-carbonanodematerialer. Dets produkter dækker hele sortimentet af enkelt-carbonnanorør, multi-carbonnanorør, ledende pastaer og silicium-carbonanodematerialer.
Virksomhedens produkter i TF-400-serien er blevet anvendt i modificerede materialer med høj-ledningsevne og høj-termisk ledningsevne, med fremragende varme- og korrosionsbestandighed. Tanfeng New Material driver "kongen af nye materialer" mod en bredere industriel slagmark med kraften fra kinesisk fremstilling.
Én-sætningsoversigt:Carbon nanorør kaldes "kongen af nye materialer", ikke fordi de udmærker sig i en bestemt egenskab, men fordi de samtidig besidder fem "trumfkort": stærkeste, mest ledende, bedste varmeoverførsel, mest stabile og bredeste anvendelse.
Fra den japanske videnskabsmand Sumio Iijimas opdagelse af kulstof-nanorør i 1991, til deres brug i vægtreduktion på Long March 12-raketten, til Shandong Tanfeng New Materials månedlige produktion på 200 tons, der fremmer lokaliseringen - kulstofnanorør, træder ned fra tronen af "King of Materials, som har brug for at blive stærkere, stærkere og lettere" hurtigere." Dette er den sande grund til, at de fortjener titlen som "Konge".