¿Por qué los nanotubos de carbono son uno de los nanomateriales más prometedores del siglo XXI?

Desde el descubrimiento de los nanotubos de carbono en 1991, especialmente el descubrimiento de los nanotubos de carbono de pared simple y la síntesis exitosa de cantidades macroscópicas, ha despertado un gran interés y se ha convertido en un importante punto de investigación en el campo de los fullerenos, que es el campo de investigación más importante. Tema en física, química y ciencia de materiales. Uno de los campos de investigación de vanguardia. Debido a su estructura única, la investigación sobre nanotubos de carbono tiene una gran importancia teórica y un valor de aplicación potencial. Por ejemplo, su estructura única es un material modelo unidimensional ideal y su enorme relación de aspecto lo hace prometedor para su uso como material resistente. La fibra de carbono es 100 veces más resistente que el acero y pesa sólo 1/6 del acero. También se espera que se utilice como cables moleculares, materiales nanosemiconductores, portadores de catalizadores, absorbentes moleculares y materiales de emisión de campo cercano. Los científicos predicen que los nanotubos de carbono se convertirán en los nanomateriales unidimensionales, materiales para dispositivos nanoelectrónicos y materiales para pantallas planas de nueva generación más prometedores en el siglo XXI.

La preparación de nanotubos de carbono incluye principalmente el método de arco CC, el método catalítico y el método láser. La Universidad de Pekín descubrió que el dopado con Y2O3 en el cátodo puede aumentar considerablemente el contenido de nanotubos de carbono en el depósito del cátodo. Al mismo tiempo, cooperaron con el Centro de Microscopía Electrónica de la Academia de Ciencias de China para estudiar la estructura transversal de nanotubos de carbono sintetizados por el método del arco. Los resultados muestran que la estructura real de los nanotubos de carbono es mucho más compleja que el modelo ideal. Es una estructura cilíndrica con láminas de grafito concéntricas ideales, muchas de las cuales son estructuras de grafito rizadas, con una gran cantidad de dislocaciones en la estructura y una sección transversal ovalada poligonal. El Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China ha utilizado un método único para obtener matrices de nanotubos discretos de alta densidad, alta pureza, gran superficie y altamente orientados con una longitud de hasta 90 μm, reconocido por los estándares internacionales. compañeros como un nuevo método de preparación. Además, la Universidad de Pekín también ha logrado algunos resultados en la preparación e investigación de nanotubos de carbono de pared simple: en la síntesis por lotes de nanotubos de carbono de pared simple, utilizaron un nuevo catalizador bajo ciertas condiciones de arco para obtener decenas de gramos de pureza por día, la pureza de los nanotubos de carbono de pared simple después de la purificación puede exceder el 90% para los productos crudos de alrededor del 50-70% durante el proceso de investigación, propusieron un mecanismo de crecimiento para los nanotubos de carbono de pared simple utilizando carburo de acetileno como puente de conexión. Según este modelo, se sintetizaron nanotubos de una sola capa con diferentes distribuciones de diámetro utilizando diferentes catalizadores, proporcionando materias primas opcionales para la investigación y preparación de unidades de nanodispositivos basados ​​en nanotubos de carbono individuales. También trataron químicamente los nanotubos de carbono de pared simple purificados para cortarlos y separarlos en nanotubos de carbono de pared simple de diferentes longitudes. Los nanotubos de carbono cortados de pared simple se dispersan fácilmente en solventes polares como agua, alcohol y DMF para formar coloides, sentando las bases para modificaciones químicas, funcionalizaciones y ensamblaje de plantillas adicionales.