Nanotubos: uma nanopartícula à base de carbono

Uma descoberta nanotecnologia significativo que veio à tona em 1991, foi nanotubos de carbono. Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas que têm diâmetros tão pequenos quanto 1 nm e comprimentos de até vários centímetros. Os nanotubos de carbono têm a mais alta relação resistência-peso de qualquer material conhecido. Embora os nanotubos de carbono são fortes, eles não são frágeis. Eles podem ser dobradas, e quando libertado, eles vão saltar de volta para a sua forma original.

Um tipo de nanotubo de carbono tem uma forma cilíndrica com extremidades abertas.

Outro tipo de nanotubo tem extremidades fechadas, formadas por alguns dos átomos de carbono em que combinam pentágonos na extremidade do nanotubo.

Os nanotubos de carbono podem ocorrer como vários cilindros concêntricos de átomos de carbono, chamados de paredes múltiplas nanotubos de carbono (MWCTs). Logicamente, nanotubos de carbono que têm apenas um cilindro são chamados de nanotubos de carbono de parede única (SWCTs). Ambos MWCT e SWCT são utilizados para reforçar materiais compósitos.

propriedades elétricas de nanotubos

As propriedades eléctricas de nanotubos de carbono dependerá da forma como os hexágonos são orientadas ao longo do eixo do tubo. Três orientações são possíveis: poltrona, ziguezague, e quiral.

Poltrona nanotubos de carbono têm propriedades eléctricas semelhantes a metais. Quando você aplica uma tensão entre duas extremidades de um nanotubo poltrona, uma corrente fluirá. Um nanotubo de carbono poltrona é um melhor condutor que o cobre ou qualquer outro metal.

Os pesquisadores estão desenvolvendo métodos para girar os nanotubos de carbono juntos para fazer fios de baixa resistência elétrica que poderiam transformar a rede de energia elétrica, reduzir a energia consumida, e reduzir o peso da fiação em usos sensível ao peso, como naves espaciais e aviões. Os investigadores estão considerando o uso de nanotubos de carbono de poltrona para substituir as linhas de metal em circuitos integrados.

Os nanotubos de carbono quirais em ziguezague e partilhar propriedades eléctricas semelhantes aos semicondutores. Estas duas configurações de nanotubos só irá conduzir uma corrente eléctrica, quando a energia adicional sob a forma de luz ou de um campo eléctrico é aplicado aos electrões livres dos átomos de carbono. nanotubos semicondutores poderiam ser úteis na construção nunca transistores menores usados ​​em circuitos integrados para todos os tipos de dispositivos eletrônicos.

Outra propriedade interessante de nanotubos de carbono é que a sua resistência elétrica muda significativamente quando outras moléculas se ligam aos seus átomos de carbono. As empresas estão usando essa propriedade para desenvolver sensores que podem detectar vapores químicos, tais como monóxido de carbono ou moléculas biológicas.

Nanotubos ligados com outros materiais formar compósitos super forte

Os átomos de carbono em nanotubos são grandes em formar ligações covalentes com muitos outros tipos de átomos por várias razões:

• átomos de carbono têm uma capacidade natural para formar ligações covalentes com muitos outros elementos por causa de uma propriedade chamada eletronegatividade. Eletronegatividade é uma medida de quão fortemente um átomo agarra elétrons sobre ele. Porque o carbono tem uma classificação electronegatividade no meio da gama, que podem formar ligações covalentes estáveis ​​com um grande número de elementos.

• Todos os átomos de carbono em nanotubos estão na superfície do nanotubo e, portanto, acessível a outros átomos.

• Os átomos de carbono em nanotubos estão ligados apenas a três outros átomos, de modo que eles têm a capacidade de ligar-se a uma quarta átomo.

Estes factores tornam relativamente fácil de ligar de forma covalente uma variedade de átomos ou moléculas de nanotubos, que altera as propriedades químicas do nanotubo. (Este método é chamado de funcionalização).

Tomando esta ligação coisa mais, se as moléculas ligadas aos nanotubos de carbono também anexar a fibras de carbono, nanotubos de carbono funcionalizadas podem ligar-se às fibras de um compósito, a produção de um material mais forte.