1. ताकत स्टील से 100 गुना, घनत्व केवल 1/6 - मैकेनिकल किंग
कार्बन नैनोट्यूब मानव जाति द्वारा अब तक खोजी गई सर्वोत्तम यांत्रिक प्रदर्शन सामग्रियों में से एक है। तन्यता ताकत स्टील की तुलना में 100 गुना है, जबकि वजन स्टील का केवल 1/6 है - वास्तव में "हल्का फिर भी मजबूत।"
कार्बन नैनोट्यूब को "नई सामग्रियों का राजा" कहा जाता है, और उनके यांत्रिक गुण सबसे प्रभावशाली "ट्रम्प कार्ड" हैं।
सैद्धांतिक गणना के अनुसार, कार्बन नैनोट्यूब की ताकत स्टील की तुलना में 100 गुना है, यंग का मापांक स्टील की तुलना में लगभग 6 गुना है, और घनत्व स्टील का केवल 1/6 गुना है। चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज से संकलित सामग्रियों में उद्धृत तुलना और भी अधिक सहज है: एएसटीएम ए228 उच्च शक्ति वाले स्टील की तुलना में, कार्बन नैनोट्यूब की ताकत 270 गुना अधिक है, और लोच लगभग 5 गुना अधिक है।
| प्रदर्शन संकेतक | कार्बन नैनोट्यूब | इस्पात |
|---|---|---|
| तन्यता ताकत | 50-200 जीपीए | 0.4-1.5 जीपीए |
| घनत्व | 1.3-1.6 ग्राम/सेमी³ | 7.9 ग्राम/सेमी³ |
| ताकत-से-वजन अनुपात | स्टील से 100 गुना | आधारभूत |
इससे भी अधिक उल्लेखनीय बात यह है कि कार्बन नैनोट्यूब "कठोर होते हैं लेकिन भंगुर नहीं।" अत्यधिक बाहरी दबाव के अधीन होने पर, कार्बन नैनोट्यूब मुड़ सकते हैं, मुड़ सकते हैं या मुड़ भी सकते हैं, लेकिन वे टूटते नहीं हैं। जब बाहरी बल छोड़ा जाता है, तो वे अपने मूल आकार में लौट आते हैं। इंजीनियरिंग सामग्रियों में "मज़बूत + सख्त" का यह संयोजन अत्यंत दुर्लभ है।
यही कारण है कि वैज्ञानिक "अंतरिक्ष लिफ्ट" बनाने के लिए कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करने की कल्पना करते हैं - यह वर्तमान में ज्ञात एकमात्र सामग्री है जो संभावित रूप से अपने वजन से टूटे बिना 380,000 किलोमीटर की दूरी तय कर सकती है।
2. चालकता सुपरकंडक्टर्स के बाद दूसरे स्थान पर है - इलेक्ट्रिकल किंग
कार्बन नैनोट्यूब की विद्युत चालकता सैद्धांतिक रूप से सुपरकंडक्टर्स के बाद दूसरे स्थान पर है। उनकी धारा वहन करने की क्षमता तांबे की तुलना में 1000 गुना है, और वे एकमात्र एकल सामग्री हैं जो धातु और अर्धचालक दोनों के रूप में काम कर सकते हैं।
कार्बन नैनोट्यूब की "शाही आभा" न केवल "बर्दाश्त" करने में बल्कि "तेजी से संचारित करने" में भी निहित है।
कार्बन नैनोट्यूब में, कार्बन परमाणु एक नियमित हेक्सागोनल मधुकोश संरचना में व्यवस्थित होते हैं। इस संरचना के तहत, संयुग्मन प्रभाव महत्वपूर्ण है, जो इलेक्ट्रॉनों को व्यक्तिगत कार्बन परमाणुओं के बंधन से मुक्त होने और एक बड़ी सीमा पर स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। सैद्धांतिक रूप से, कार्बन नैनोट्यूब की विद्युत चालकता सुपरकंडक्टर्स के बाद दूसरे स्थान पर है।
डेटा के संदर्भ में कहें तो: कार्बन नैनोट्यूब की विद्युत धारा वहन करने की क्षमता तांबे के तार की तुलना में 1000 गुना अधिक है।
अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि, "रोलिंग कोण" (चिरैलिटी) के आधार पर, कार्बन नैनोट्यूब या तो धात्विक या अर्धचालक - हो सकते हैं और यहां तक कि एक ही ट्यूब के विभिन्न हिस्से भी अलग-अलग चालकता प्रदर्शित कर सकते हैं। वे तार और चिप्स दोनों के रूप में काम कर सकते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में उनकी अनुप्रयोग क्षमता अद्वितीय हो जाती है।
शोध से पता चलता है कि कार्बन नैनोट्यूब प्रोसेसर सिलिकॉन प्रोसेसर की तुलना में 2 गुना तेज चलते हैं, जबकि केवल 1/3 बिजली की खपत करते हैं। एक बार जब कार्बन नैनोट्यूब पूरी तरह से सिलिकॉन की जगह ले लेंगे, तो "सिलिकॉन वैली" को वास्तव में अपना नाम बदलने की आवश्यकता हो सकती है।
3. थर्मल कंडक्टिविटी डायमंड - थर्मल किंग की तुलना में 3 - 6 गुना अधिक है
कार्बन नैनोट्यूब आज तक ज्ञात सर्वोत्तम तापीय प्रवाहकीय सामग्रियों में से एक है, जिसकी सैद्धांतिक तापीय चालकता हीरे से लगभग 3-6 गुना अधिक है।
तापीय चालकता यह निर्धारित करने के लिए एक प्रमुख संकेतक है कि क्या किसी सामग्री का उपयोग उच्च - शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और अंतरिक्ष यान थर्मल प्रबंधन में किया जा सकता है।
हीरे को लंबे समय से सबसे अच्छा प्राकृतिक थर्मल कंडक्टर माना जाता है, लेकिन कार्बन नैनोट्यूब इस रिकॉर्ड को तोड़ रहे हैं। सैद्धांतिक रूप से, कार्बन नैनोट्यूब की तापीय चालकता हीरे की तापीय चालकता से लगभग 3{3}}6 गुना अधिक होती है। कमरे के तापमान पर एक एकल-दीवार वाला कार्बन नैनोट्यूब हीरे से भी अधिक, 3500 W·m⁻¹·K⁻¹ तक की तापीय चालकता प्राप्त कर सकता है।
कार्बन नैनोट्यूब अपनी लंबाई के साथ तेजी से गर्मी का संचालन कर सकते हैं। यह "दिशात्मक ताप संचालन" विशेषता उन्हें चिप ताप अपव्यय और अंतरिक्ष यान थर्मल संरक्षण के लिए आदर्श सामग्री बनाती है।
4. अम्ल और क्षार प्रतिरोधी, ऑक्सीकरण प्रतिरोधी, तरंगों को अवशोषित कर सकता है - रासायनिक और कार्यात्मक राजा
कार्बन नैनोट्यूब में उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता होती है, जो एसिड और क्षार और ऑक्सीकरण का प्रतिरोध करती है। वे माइक्रोवेव को भी कुशलतापूर्वक अवशोषित कर सकते हैं, गुप्त सामग्री, विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण और अन्य क्षेत्रों में खुद को अलग कर सकते हैं।
कार्बन नैनोट्यूब की "शाही आभा" केवल यांत्रिकी, बिजली और गर्मी तक ही सीमित नहीं है - वे बहुत "टिकाऊ" भी हैं।
कार्बन नैनोट्यूब एसिड और क्षार प्रतिरोध के साथ रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं। पॉलिमर कंपोजिट में कार्बन नैनोट्यूब जोड़ने से सामग्रियों के एसिड प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार हो सकता है, जिससे वे एयरोस्पेस, विमानन, राष्ट्रीय रक्षा और सैन्य अनुप्रयोगों जैसे मांग वाले वातावरण के लिए उपयुक्त बन सकते हैं।
एक अद्वितीय "ट्रम्प कार्ड" फ़ंक्शन - तरंग अवशोषण भी है। अपनी विशेष संरचना और ढांकता हुआ गुणों के कारण, कार्बन नैनोट्यूब मजबूत ब्रॉडबैंड माइक्रोवेव अवशोषण प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं, जिसका उपयोग स्टील्थ सामग्री, विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण सामग्री और एनीकोइक कक्ष अवशोषित सामग्री में किया जा सकता है। इसका मतलब यह है कि भविष्य के स्टील्थ फाइटर जेट और विद्युत चुम्बकीय सुरक्षा उपकरण इस "काले सोने" सामग्री पर भरोसा कर सकते हैं।
5. पहले से ही एयरोस्पेस को कवर कर रहा है → ऑटोमोटिव → खेल का सामान - एप्लीकेशन किंग
कार्बन नैनोट्यूब के अनुप्रयोग पहले ही "विज्ञान कथा" से वास्तविकता की ओर बढ़ चुके हैं, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, ऊर्जा और खेल के सामान जैसे खरबों युआन बाजारों तक फैल गए हैं, और सौ अरब युआन के औद्योगिक पैमाने की ओर बढ़ रहे हैं।
"नई सामग्रियों का राजा" केवल प्रयोगशाला में "शासन" नहीं करता है। कार्बन नैनोट्यूब का अनुप्रयोग परिदृश्य तेजी से बढ़ रहा है।
एयरोस्पेस:कार्बन नैनोट्यूब/एल्यूमीनियम मैट्रिक्स कंपोजिट का उपयोग पहले से ही लॉन्ग मार्च 12 रॉकेट के इंटरस्टेज अनुभागों में किया जा चुका है, जो हल्के वजन और उच्च शक्ति को प्राप्त करता है - वास्तव में एक ऐसी सामग्री है जो "अंतरिक्ष में गई है।"
मोटर वाहन उद्योग:कार्बन नैनोट्यूब -प्रबलित पॉलिमर कंपोजिट का उपयोग निकास प्रणालियों और शरीर के घटकों में किया गया है। वाहन के वजन में 25% की कमी से कच्चे तेल की खपत सालाना 250 मिलियन बैरल तक कम हो सकती है।
खेल के सामान:कार्बन नैनोट्यूब उच्च श्रेणी के खेल उपकरणों जैसे टेनिस रैकेट, साइकिल फ्रेम और गोल्फ क्लब में हल्के, मजबूत और अधिक टिकाऊ हो गए हैं।
ऊर्जा/लिथियम बैटरियां:एक प्रवाहकीय योज्य के रूप में, कार्बन नैनोट्यूब को लिथियम बैटरी उद्योग में व्यापक रूप से लागू किया गया है, जिसकी मांग 40.8% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर से बढ़ रही है।
रॉकेट से लेकर रैकेट तक, बैटरी से लेकर स्टील्थ फाइटर जेट तक, कार्बन नैनोट्यूब एक "प्रयोगशाला चमत्कार" से "औद्योगिक विटामिन" में बदल रहे हैं।
शेडोंग टैनफेंग नई सामग्री: चीन के "नई सामग्री के राजा" का औद्योगिक प्रवर्तक
शेडोंग टैनफेंग न्यू मटेरियल टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड 200 टन के मासिक उत्पादन के साथ कार्बन नैनोट्यूब के स्थानीयकरण को बढ़ावा दे रही है, जो एकल {{3}दीवार वाली/बहु {{4}दीवार वाली ट्यूब की पूरी श्रृंखला को कवर करती है, और नई ऊर्जा वाहनों, एयरोस्पेस और रेल पारगमन सहित सात प्रमुख दिशाओं में रणनीतिक रूप से तैनात है।
कार्बन नैनोट्यूब को "नई सामग्रियों का राजा" कहा जाता है, लेकिन एक "राजा" को प्रयोगशाला से उत्पादन लाइन तक इसे "आमंत्रित" करने के लिए भी किसी की आवश्यकता होती है।
शेडोंग टैनफेंग न्यू मटेरियल टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड बिल्कुल ऐसा ही एक उद्यम है। कंपनी के पास कार्बन नैनोट्यूब और सिलिकॉन {{3}कार्बन एनोड सामग्री से संबंधित दस से अधिक सक्रिय पेटेंट हैं। इसके उत्पाद एकल दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब, बहु दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब, प्रवाहकीय पेस्ट और सिलिकॉन कार्बन एनोड सामग्री की पूरी श्रृंखला को कवर करते हैं।
कंपनी के TF-400 श्रृंखला के उत्पादों को उत्कृष्ट गर्मी और संक्षारण प्रतिरोध के साथ संशोधित उच्च {{2}चालकता और उच्च{3}थर्मल-चालकता प्रबलित सामग्रियों में लागू किया गया है। टैनफ़ेंग नई सामग्री चीनी विनिर्माण की शक्ति के साथ "नई सामग्री के राजा" को एक व्यापक औद्योगिक युद्धक्षेत्र की ओर ले जा रही है।
एक-वाक्य सारांश:कार्बन नैनोट्यूब को "नई सामग्रियों का राजा" कहा जाता है, इसलिए नहीं कि वे एक विशेष संपत्ति में उत्कृष्ट हैं, बल्कि इसलिए कि उनके पास एक साथ पांच "ट्रम्प कार्ड" हैं: सबसे मजबूत, सबसे प्रवाहकीय, सबसे अच्छा गर्मी हस्तांतरण, सबसे स्थिर और व्यापक अनुप्रयोग।
1991 में जापानी वैज्ञानिक सुमियो इइजिमा द्वारा कार्बन नैनोट्यूब की खोज से लेकर, लॉन्ग मार्च 12 रॉकेट पर वजन घटाने में उनके उपयोग तक, शेडोंग टैनफेंग न्यू मटेरियल के 200 टन के मासिक उत्पादन से लेकर स्थानीयकरण को बढ़ावा देने तक - कार्बन नैनोट्यूब "सामग्री के राजा" के सिंहासन से हट रहे हैं और हर औद्योगिक क्षेत्र में प्रवेश कर रहे हैं, जिसे "मजबूत, हल्का और तेज़" होने की आवश्यकता है। यही असली कारण है कि वे "राजा" की उपाधि के पात्र हैं।