?碳納米管的作用和用途
碳納米管（CNT）是由一層或多層石墨烯層以晶格排列制成的圓柱形管。在本文中，我們討論他們當(dāng)前用途和未來的消費者應(yīng)用。
單壁碳納米管 (SWNT) 直徑通常在0.8至2nm之間。相比之下，多壁碳納米管（MWNT）的直徑范圍為5至20納米，有時甚至超過100納米。由于其優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，碳納米管被廣泛應(yīng)用于消費類應(yīng)用，包括設(shè)備建模、儲能、汽車、水凈化、體育用品、涂料、薄膜電子、電磁屏蔽和執(zhí)行器。
有組織的碳納米管結(jié)構(gòu)，如普通板材、紗線和森林，都是以較小的體積生產(chǎn)的。甚至有人提出，碳納米管有一天可能會被用作太空電梯的系繩。各種研究都強調(diào)了使用CNT作為構(gòu)建塊來制造3D宏觀全碳設(shè)備的可能性，這些設(shè)備的所有三個維度的尺寸均小于1毫米。
還報道了一種創(chuàng)新的、自由基引發(fā)的熱交聯(lián)方法，使用碳納米管作為構(gòu)建塊來制造獨立式、宏觀、全碳、多孔支架。這些支架具有納米、微米和宏觀結(jié)構(gòu)的孔，并且可以根據(jù)具體應(yīng)用的要求調(diào)整孔隙率。這些全碳3D架構(gòu)可用于制造下一代超級電容器、儲能、高性能催化、場發(fā)射晶體管、生物醫(yī)學(xué)植入物和設(shè)備以及光伏。
碳納米管廣泛的用途是與其他材料一起用于結(jié)構(gòu)增強，因為它們具有柔韌性、重量輕和強度高。碳納米管還用于薄膜和塊狀復(fù)合材料。多壁納米管（MWNT）首先用作塑料中的導(dǎo)電填料，后來用于增強纖維復(fù)合材料。
一些例子是海上保安船的船體和風(fēng)力渦輪機葉片。碳納米管的其他值得注意的例子還可以用于強化運動器材，例如自行車車架、棒球棒和網(wǎng)球拍。
水凈化是碳納米管吸附特性的另一個很好的例子；它們的表面積與體積比較小，因此非常適合用作過濾水中生物污染物、溶解鹽和有毒化學(xué)物質(zhì)的膜。
碳納米管在消費應(yīng)用中的未來
隨著對碳納米管消費應(yīng)用的大量研究，毫無疑問，未來十年商業(yè)應(yīng)用的需求將急劇增加。
未來值得關(guān)注的一些值得注意的應(yīng)用包括太陽能電池和儲氫：
太陽能電池
由于單壁碳納米管具有很強的紫外/可見光-近紅外吸收特性，因此非常有前景的應(yīng)用是將其用于太陽能電池板。利用碳納米管和碳巴基球混合物形成的碳納米管復(fù)合物開發(fā)了太陽能電池，以形成蛇狀結(jié)構(gòu)。
盡管巴基球可以捕獲電子，但它們不能使電子流動。當(dāng)捕獲陽光以激發(fā)聚合物時，巴基球?qū)⒉东@電子，納米管使電流或電子流動。從那時起，人們進行了更多研究來創(chuàng)建碳納米管混合太陽能電池板以提高其效率。這種雜化材料是通過將單壁碳納米管與光激發(fā)電子供體相結(jié)合而產(chǎn)生的，從而增加了產(chǎn)生的電子數(shù)量。單壁碳納米管和光激發(fā)卟啉之間的相互作用在單壁碳納米管表面產(chǎn)生電空穴對。這種現(xiàn)象已通過實驗檢測到，并對提高效率做出了實際貢獻。
儲氫
除了碳納米管能夠儲存電能之外，還進行了一些研究，利用它們儲存氫氣，然后將其用作燃料來源。利用小碳納米管的毛細(xì)管效應(yīng)，可以在單壁碳納米管內(nèi)以高密度冷凝氣體。這使得氣體，尤其是氫氣 (H2) 能夠以高密度儲存，而不會凝結(jié)成液體。
