1. Mustahkamlik po'latdan 100 baravar ko'p, zichligi atigi 1/6 - mexanik qirol
Uglerod nanotubalari insoniyat tomonidan kashf etilgan eng yaxshi mexanik ishlash materiallaridan biridir. Chidamlilik po'latdan 100 baravar ko'p, og'irligi esa po'latnikining atigi 1/6 qismi - haqiqatan ham "engil, ammo kuchli".
Uglerod nanotubalari "Yangi materiallar qiroli" deb nomlanadi va ularning mexanik xususiyatlari eng ta'sirli "ko'zi"dir.
Nazariy hisob-kitoblarga ko'ra, uglerod nanotubalarining mustahkamligi po'latdan 100 barobar, Young moduli po'latdan deyarli 6 barobar, zichlik esa po'latdan atigi 1/6 ni tashkil qiladi. Xitoy Fanlar akademiyasining yig'ilgan materiallarida keltirilgan taqqoslash yanada intuitivdir: ASTM A228 yuqori{6}}bardoshli po'lat bilan solishtirganda, uglerod nanotubalarining mustahkamligi 270 barobar, elastikligi esa taxminan 5 baravar yuqori.
| Ishlash ko'rsatkichi | Uglerod nanotubalari | Chelik |
|---|---|---|
| Mustahkamlik chegarasi | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Zichlik | 1,3-1,6 g/sm³ | 7,9 g/sm³ |
| Kuch{0}}va{1}}vazn nisbati | po'latdan 100 marta | Asosiy |
Yana diqqatga sazovor tomoni shundaki, uglerod nanotubalari "qattiq, ammo mo'rt emas". Katta tashqi bosimga duchor bo'lganda, uglerod nanotubalari egilib, burishishi yoki hatto burishishi mumkin, lekin ular buzilmaydi. Tashqi kuch chiqarilgach, ular asl shakliga qaytadi. "Kuchli + qattiq" kombinatsiyasi muhandislik materiallarida juda kam uchraydi.
Aynan shuning uchun ham olimlar uglerod nanotubalari yordamida "kosmik lift" qurishni taxmin qilmoqdalar - bu hozirda ma'lum bo'lgan yagona material bo'lib, u o'z og'irligi bilan buzilmagan holda 380 000 kilometr masofani bosib o'tishi mumkin.
2. Supero'tkazuvchilar uchun ikkinchi o'tkazuvchanlik - Elektr King
Uglerod nanotubalarining elektr o'tkazuvchanligi nazariy jihatdan supero'tkazgichlardan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Ularning hozirgi{1}}tashish quvvati misdan 1000 baravar ko'pdir va ular ham metall, ham yarim o'tkazgich bo'lib xizmat qila oladigan yagona materialdir.
Uglerod nanotubalarining “qirollik aurasi” nafaqat “bardoshlik”da, balki “tezda uzatilishida” ham yotadi.
Uglerod nanotubalarida uglerod atomlari muntazam olti burchakli chuqurchalar tuzilishida joylashgan. Ushbu struktura ostida konjugatsiya effekti sezilarli bo'lib, elektronlarning alohida uglerod atomlarining mín ičidan ajralib chiqishiga va kengroq diapazonda erkin harakatlanishiga imkon beradi. Nazariy jihatdan, uglerod nanotubalarining elektr o'tkazuvchanligi supero'tkazgichlardan keyin ikkinchi o'rinda turadi.
Buni maʼlumotlar bilan ifodalash uchun: uglerod nanotubalarining joriy-oʻtkazish quvvati mis simdan 1000 baravar koʻp.
Eng muhimi, "aylanma burchagi" (xirallik) ga qarab, uglerod nanotubalari metall yoki yarim o'tkazgich bo'lishi mumkin - va hatto bir xil trubaning turli qismlari turli o'tkazuvchanlikni namoyon qilishi mumkin. Ular sim sifatida ham, chip sifatida ham xizmat qilishi mumkin, bu ularning elektronika sohasida qo'llash imkoniyatlarini tengsiz qiladi.
Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, uglerodli nanotube protsessorlari kremniy protsessorlariga qaraganda 2 barobar tezroq ishlaydi, shu bilan birga quvvatning atigi 1/3 qismini sarflaydi. Uglerod nanotubalari kremniyni to'liq almashtirgandan so'ng, "Silikon vodiysi" haqiqatan ham nomini o'zgartirishi kerak bo'lishi mumkin.
3. Issiqlik o'tkazuvchanligi olmosnikidan 3-6 marta ko'p - Termal King
Uglerod nanotubalari hozirgi kunga qadar ma'lum bo'lgan eng yaxshi issiqlik o'tkazuvchan materiallardan biri bo'lib, nazariy issiqlik o'tkazuvchanligi olmosnikidan taxminan 3-6 baravar yuqori.
Issiqlik o'tkazuvchanligi materialdan yuqori quvvatli elektron qurilmalarda va kosmik kemalarni issiqlik boshqaruvida-foydalanish mumkinligini aniqlashning asosiy ko'rsatkichidir.
Olmos uzoq vaqtdan beri eng yaxshi tabiiy issiqlik o'tkazgich deb hisoblanadi, ammo uglerod nanotubalari bu rekordni buzmoqda. Nazariy jihatdan, uglerod nanotubalarining issiqlik o‘tkazuvchanligi olmosnikidan taxminan 3-6 marta ko‘p. Xona haroratida bir devorli uglerod nanotubkasi olmosdan oshib, 3500 Vt·m⁻¹·K⁻¹ gacha issiqlik o'tkazuvchanligiga erisha oladi.
Uglerod nanotubalari issiqlikni uzunligi bo'ylab tez o'tkaza oladi. Ushbu "yo'nalishli issiqlik o'tkazuvchanligi" xususiyati ularni chip issiqlik tarqalishi va kosmik kemalarni termal himoya qilish uchun ideal materiallarga aylantiradi.
4. Kislota va ishqorga chidamli, Oksidlanishga chidamli, to‘lqinlarni o‘ziga singdira oladi - Kimyoviy va funksional qirol
Uglerod nanotubalari mukammal kimyoviy barqarorlikka ega, kislotalar va ishqorlarga va oksidlanishga qarshilik ko'rsatadi. Ular, shuningdek, mikroto'lqinlarni samarali tarzda o'zlashtira oladi, ular yashirin materiallarda, elektromagnit ekranlashda va boshqa sohalarda ajralib turadi.
Uglerod nanotubalarining "qirollik aurasi" mexanika, elektr va issiqlik bilan cheklanib qolmaydi - ular ham juda "bardoshli".
Uglerod nanotubalari kimyoviy jihatdan barqaror, kislota va ishqorga chidamli. Polimer kompozitlariga uglerod nanotubalarini qo'shish materiallarning kislotaga chidamliligi va oksidlanish qarshiligini yaxshilashi mumkin, bu ularni aerokosmik, aviatsiya, milliy mudofaa va harbiy ilovalar kabi talabchan muhitlarga moslashtiradi.
Bundan tashqari, noyob "kozır" funksiyasi - to'lqinni yutish mavjud. Maxsus tuzilishi va dielektrik xususiyatlari tufayli uglerod nanotubkalari kuchli keng polosali mikroto'lqinli yutilish ko'rsatkichlarini namoyish etadi, ular yashirin materiallarda, elektromagnit ekranlash materiallarida va anekoik kamerani yutuvchi materiallarda ishlatilishi mumkin. Bu kelajakdagi yashirin qiruvchi samolyotlar va elektromagnit himoya vositalari ushbu "qora oltin" materialga tayanishi mumkinligini anglatadi.
5. Allaqachon Aerokosmik → Avtomobilsozlik → Sport tovarlari - Ilova Qiroli
Uglerod nanotubalarini qoʻllash sohalari allaqachon “ilmiy fantastika”dan voqelikka oʻtib, aerokosmik, avtomobilsozlik, energetika va sport tovarlari kabi trillion-yuan bozorlarni qamrab olgan va yuz{1}}milliard-yuan sanoat miqyosiga yaqinlashmoqda.
"Yangi materiallar qiroli" laboratoriyada nafaqat "hukmronlik qiladi". Uglerod nanotubalarini qo'llash landshafti tez sur'atlar bilan kengayib bormoqda.
Aerokosmik:Uglerod nanotube/alyuminiy matritsali kompozitlar allaqachon Long March 12 raketasining bosqichlararo qismlarida qo'llanilgan va ular engil va yuqori quvvatga - haqiqatda "kosmosda bo'lgan" materialga erishgan.
Avtomobil sanoati:Uglerodli nanonaychalar bilan mustahkamlangan polimer kompozitlari-egzoz tizimlari va korpus qismlarida ishlatilgan. Avtomobil og'irligining 25 foizga kamayishi xom neft iste'molini yiliga 250 million barrelgacha kamaytirishi mumkin.
Sport buyumlari:Uglerodli nanotubalar tennis raketkalari, velosiped ramkalari va golf klublari kabi{0}}yuqori darajadagi sport jihozlariga - yengilroq, kuchliroq va bardoshliroq kirdi.
Energiya/lityum batareyalar:Supero'tkazuvchi qo'shimcha sifatida uglerod nanotubalari lityum batareyalar sanoatida keng qo'llanilib, talab yillik o'sish sur'ati 40,8% ni tashkil qiladi.
Raketalardan tortib raketkalargacha, batareyalardan tortib yashirin qiruvchi samolyotlargacha uglerod nanotubalari “laboratoriya mo‘jizasidan” “sanoat vitamini”ga aylanmoqda.
Shandong Tanfeng yangi material: Xitoyning "Yangi materiallar qiroli" ning sanoat targ'ibotchisi
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. kompaniyasi oyiga 200 tonna ishlab chiqaradigan, bitta devorli/koʻp devorli quvurlarning toʻliq assortimentini qamrab oluvchi va ettita asosiy yoʻnalishda strategik jihatdan yangi energiya transporti, aerokosmik transport va transport vositalarini qamrab oluvchi uglerod nanotubalarini mahalliylashtirishni targʻib qilmoqda.
Uglerod nanotubalari "Yangi materiallar qiroli" deb ataladi, ammo "qirol" ham uni laboratoriyadan ishlab chiqarish liniyasiga "taklif qilish" uchun kimdir kerak.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd aynan shunday korxona. Kompaniya uglerod nanotubalari va kremniy{3}}uglerod anod materiallari bilan bog'liq o'ndan ortiq faol patentga ega. Uning mahsulotlari bir{5}}devorli uglerod nanotubalari, koʻp devorli uglerod nanotubalari, oʻtkazuvchan pastalar va kremniy-uglerod anod materiallarining toʻliq assortimentini qamrab oladi.
Kompaniyaning TF{1}}400 seriyali mahsulotlari o'zgartirilgan yuqori{2}}o'tkazuvchanlik va yuqori{3}}issiqlik o'tkazuvchanligi bilan mustahkamlangan, mukammal issiqlik va korroziyaga chidamli materiallarda qo'llanilgan. Tanfeng New Material "Yangi materiallar qiroli" ni Xitoy ishlab chiqarishining kuchi bilan yanada kengroq sanoat jang maydoniga olib boradi.
Bitta{0}}jumla xulosasi:Uglerod nanotubalarini "Yangi materiallar qiroli" deb atashadi, chunki ular bir vaqtning o'zida beshta "ko'zi"ga ega: eng kuchli, o'tkazuvchan, eng yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi, eng barqaror va keng qo'llanilishi.
1991 yilda yapon olimi Sumio Iijima tomonidan uglerod nanotubalarini kashf qilishdan tortib, "Long March 12" raketasida og'irlikni kamaytirishda foydalanishgacha, Shandong Tanfeng New Material kompaniyasining oyiga 200 tonna ishlab chiqarishigacha, uglerod nanotubalarini mahalliylashtirishni rag'batlantiradigan - uglerod nanotubalari "sanoat qiroli" taxtidan tushib ketmoqda va har bir sohada engil bo'lishga muhtoj, tezroq." Bu ularning "Qirol" unvoniga loyiq ekanligining haqiqiy sababidir.