नैनोमैटेरियल्स के परिवार के बीच, कार्बन नैनोट्यूब सबसे चकाचौंध वाले सितारों में से एक हैं . यह ट्यूबलर सामग्री, जो कि हेक्सागोनल संरचना में कार्बन परमाणुओं की कर्लिंग द्वारा बनाई गई है, कुछ नैनोमीटर से लेकर कई दसियों नैनोमीटरों से लेकर वैसा ही है, जब तक कि यह नहीं है कि दुनिया ". कुछ दशकों पहले इसकी खोज के बाद से, यह प्रयोगशाला से औद्योगिक अनुप्रयोगों में स्थानांतरित हो गया है, कई क्षेत्रों में तकनीकी परिदृश्य को गहराई से बदल रहा है .
I . संरचना प्रदर्शन निर्धारित करती है: कार्बन नैनोट्यूब के "अंतर्निहित लाभ"
कार्बन नैनोट्यूब के उल्लेखनीय गुण मुख्य रूप से उनकी अद्वितीय आणविक संरचना . से स्टेम करते हैं, इसे एक सीमलेस ट्यूबलर संरचना के रूप में माना जा सकता है जो कि ग्रेफाइट . की एक ही परत को कर्लिंग करते हैं, जो कि कर्लिंग विधि के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसे कि उन्हें आर्मचेयर प्रकार, zigzag प्रकार, zigzag प्रकार, zigzag प्रकार, zigzag प्रकार, zigzag प्रकार, zigzag प्रकार, zigzag प्रकार, zigzag प्रकार, { नैनोट्यूब उत्कृष्ट विद्युत चालकता का प्रदर्शन करते हैं, लगभग प्रतिद्वंद्वी मेटालिक कॉपर .
यह ट्यूबलर संरचना इसे कई चरम गुणों के साथ समाप्त करती है: इसकी तन्यता ताकत स्टील से 100 गुना से अधिक है, फिर भी इसका घनत्व केवल 1/6 स्टील है; इसकी तापीय चालकता हीरे से अधिक है और तांबे की कई बार है; यह भी अच्छा लचीलापन रखता है, . को तोड़ने के बिना विभिन्न आकृतियों में झुकने में सक्षम है, और भी अधिक स्पष्ट रूप से, ये गुण पारस्परिक रूप से अनन्य नहीं हैं - एक एकल कार्बन नैनोट्यूब एक साथ सुपर स्ट्रेंथ, अल्ट्रा -लाइटनेस, विद्युत चालकता और थर्मल चालकता के अधिकारी हो सकता है, जो कि पारंपरिक सामग्री {6} में प्राप्त करने के लिए लगभग असंभव है {6} {6}
2. प्रयोगशाला से उत्पादन लाइन तक: प्रदर्शन लाभ का औद्योगीकरण
कार्बन नैनोट्यूब के प्रदर्शन लाभ विभिन्न क्षेत्रों में फल दे रहे हैं . इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में, यह अगली पीढ़ी के चिप इंटरकनेक्शन सामग्री के लिए एक मजबूत प्रतियोगी के रूप में माना जाता है . पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित चिप्स के तार, नैनोस्केल में एक तेज वृद्धि का सामना करना पड़ेगा, जबकि कार्बन नैनोट्यूब्यू पर भी नहीं तापमान . वर्तमान में, चीन में हमारी शोध टीम ने कार्बन नैनोट्यूब चिप्स को सफलतापूर्वक तैयार किया है, प्रदर्शन के साथ अंतर्राष्ट्रीय अग्रणी स्तर . तक पहुंच गया है
समग्र सामग्रियों के क्षेत्र में, कार्बन नैनोट्यूब के अलावा पारंपरिक सामग्रियों को फिर से जीवंत कर सकते हैं . 0 . कार्बन नैनोट्यूब का 1% जोड़ना प्लास्टिक के कई आदेशों द्वारा अपनी चालकता बढ़ा सकता है, जबकि प्लास्टिक के हल्के और आसान प्रसंस्करण विशेषताओं को बनाए रखते हुए; इसे कंक्रीट में जोड़ने से सामग्री की संपीड़ित शक्ति 30%तक बढ़ सकती है, और वास्तविक समय में संरचनात्मक क्षति की निगरानी करने के लिए कंक्रीट को आत्म-संवेदी की क्षमता भी दे सकती है।
ऊर्जा क्षेत्र में, कार्बन नैनोट्यूब आदर्श इलेक्ट्रोड सामग्री हैं . उनके साथ किए गए सुपरकैपेसिटर में पारंपरिक लिथियम बैटरी की तुलना में 10 गुना अधिक चार्जिंग गति होती है, और चक्र जीवन 100, 000 बार तक पहुंच सकता है; लिथियम-आयन बैटरी में कार्बन नैनोट्यूब जोड़ने से बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता और सुरक्षा में सुधार हो सकता है . एक निश्चित नए ऊर्जा उद्यम के परीक्षण डेटा से पता चलता है कि कार्बन नैनोट्यूब कम्पोजिट इलेक्ट्रोड के साथ बैटरी 15%. तक बढ़ सकती है।
3. आवेदन परिदृश्यों में असीमित संभावनाएं
कार्बन नैनोट्यूब की आवेदन सीमाएं एयरोस्पेस क्षेत्र में लगातार . का विस्तार कर रही हैं, उनका उपयोग अंतरिक्ष यान के लिए हल्के और उच्च शक्ति वाले घटकों के निर्माण के लिए किया जाता है, जिससे संरचनात्मक सुरक्षा को बढ़ाते हुए लॉन्च वजन कम होता है; चिकित्सा क्षेत्र में, कार्यात्मक-संशोधित कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग दवा वाहक के रूप में किया जा सकता है, ठीक से प्रभावित क्षेत्रों में दवाएं वितरित कर सकते हैं और सामान्य कोशिकाओं को नुकसान कम कर सकते हैं .
पर्यावरण शासन में, कार्बन नैनोट्यूब से बने निस्पंदन झिल्ली कुशलता से पानी में भारी धातु आयनों और कार्बनिक प्रदूषकों को adsorb कर सकते हैं {. निस्पंदन दक्षता पारंपरिक फिल्टर के 5-10 बार है और उनका पुन: उपयोग किया जा सकता है; लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में, जब लचीले सब्सट्रेट के साथ संयुक्त किया जाता है, तो उनका उपयोग पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक स्किन, लचीले डिस्प्ले, और अन्य उपकरणों को बनाने के लिए किया जा सकता है . एक निश्चित प्रौद्योगिकी कंपनी द्वारा विकसित एक कार्बन नैनोट्यूब लचीला सेंसर 0 . 1 माइक्रोमीटर-सिन्ड टिनी डिफॉर्मेशन के साथ, एक संवेदनशीलता को समाप्त कर सकता है।
4. चुनौतियां और भविष्य: "सुपर सामग्री" बनाना हमारे जीवन का एक हिस्सा है
उनके उत्कृष्ट प्रदर्शन के बावजूद, कार्बन नैनोट्यूब के बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग अभी भी कुछ चुनौतियों का सामना कर रहा है . वर्तमान में, उच्च गुणवत्ता वाले कार्बन नैनोट्यूब की उत्पादन लागत अभी भी अपेक्षाकृत अधिक है, और बैच उत्पादन के दौरान स्थिरता को ठीक से नियंत्रण करना मुश्किल है; इसके अलावा, उनकी जैविक सुरक्षा के लिए अभी भी दीर्घकालिक अनुसंधान और सत्यापन की आवश्यकता है, जो कुछ हद तक उनके आवेदन की गुंजाइश को सीमित करता है .
हालांकि, तैयारी प्रौद्योगिकी की उन्नति के साथ, इन समस्याओं को धीरे -धीरे हल किया जा रहा है . उत्प्रेरक रासायनिक वाष्प जमाव विधि के सुधार ने दस वर्षों में कार्बन नैनोट्यूब की उत्पादन लागत को 90% तक कम कर दिया है; आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस टेक्नोलॉजी की शुरूआत ने कार्बन नैनोट्यूब की वृद्धि प्रक्रिया के सटीक नियंत्रण को सक्षम किया है, उत्पाद की स्थिरता में काफी सुधार हुआ है .
भविष्य में, जैसा कि तकनीक और परिपक्व होती है, कार्बन नैनोट्यूब को अधिक क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग प्राप्त करने की उम्मीद की जाती है: बेंडेबल स्मार्टफोन स्क्रीन से लेकर हल्के और मजबूत बुलेटप्रूफ वेस्ट तक, कुशल सौर कोशिकाओं से लेकर सटीक मेडिकल डायग्नोस्टिक उपकरण ... इस "सुपर मटेरियल" से, जो कि माइक्रोस्कोपिक प्रगति में शामिल है, में अपग्रेडिंग .