1.単一壁のカーボンナノチューブとは何ですか？なぜそれが多くの注目を集めているのですか？

SINGLEWALLEDカーボンナノチューブ（SWCNT）は、単一層グラフェンシートからカールされたシームレスな管状構造です。直径はわずか1〜2ナノメートルで、長さはミクロンレベルに達することができます。この1次元ナノマテリアルは、独自の原子配置のために並外れた機械的、電気的、熱特性を示しています：

メカニカル特性：ヤングモジュラスは1 TPAの高さであり、その引張強度は鋼の100倍です。  

ELECTRICAL特性：導電率は銅よりも優れており、金属または半導体の特性はキラル規制を通じて達成できます。  

thermal特性：熱伝導率はダイヤモンドの2倍であり、理想的な熱散逸材料です。  

多層カーボンナノチューブ（MWCNT）と比較して、単一壁構造は、欠陥が少なく、純度が高いため、ハイエンドフィールドでより多くの応用の可能性があります。 

2。単一壁カーボンナノチューブの準備方法：技術的なルートと利点と短所の比較

現在、主流の調製方法には、化学蒸気堆積（CVD）、ARC法、レーザー蒸発法が含まれます。特定の式は次のとおりです：

1。化学蒸気堆積（CVD）

Process：基板上に触媒（FeやCOドープされた非金属要素など）を堆積し、炭素源ガス（メタンなど）に渡し、高温で亀裂と成長します。  

optimization条件：

temperature：700-1000℃;  

catalytic：p、sなどの非金属要素がドープされており、粒子サイズは5〜30 nmです。

炭素源：液体炭素源はより均一に蒸発し、より高い純度を持っています。  

利点：大規模生産に適した強力な制御可能性。短所：機器のコストが高く、プロセスパラメーターを正確に制御する必要があります。  

2。 ARCメソッド

プリンシー：高温はグラファイト電極の排出によって生成され、炭素蒸気が生成され、SWCNTに凝縮されます。  

features：製品の純度は高いですが、多くのエネルギーを消費しているため、継続的に生産することが困難です。  

3。レーザー蒸発方法

Process：レーザーを使用して触媒を含むグラファイトターゲットを砲撃し、蒸発後に堆積してSWCNTを形成します。利点：製品はキラルに制御可能です。短所：機器は高価で、出力が低いです。  

3。準備の例：CVDメソッドは、スパイラル構造を生成します。単一壁炭素ナノチューブ

特許技術を例にとって、特定の手順は次のとおりです。

1。デバイスの設計：反応チャンバーは2つのチャンバーに分割され、液体炭素源（エタノールなど）が底部に注入され、上部回転シャフトが基板を駆動して回転します。  

2。触媒処理：基板上に硫黄ドープ金属触媒前駆体（Fe-Sなど）を堆積し、厚さを5〜30 nmで制御します。  

3。反応プロセス：

不活性ガスの保護下で液体炭素が蒸発するまで加熱します。  

heats 900℃へと導入された触媒が導入されています。  

回転シャフトは30 r/minで回転し、炭素源の均一な吸着とらせん構造の形成を促進します。  

4。製品の収集：単一壁のチューブは特定の長さに成長し、基板から離れ、95％以上の純度があります。  

KEYイノベーション：シャフトの回転と非金属ドーピングを通じて、らせん構造の制御可能な成長が達成され、従来の方法の不均一な形態の問題が解決されます。  

4。よくある質問とsolutions

1。問題1：製品には、不純物または多壁構造

Reason：触媒凝集または不均一な炭素源濃度が含まれています。  

Solution：触媒の分散を最適化し、液体炭素源を採用し、蒸発速度を制御します。  

2。質問2：SWCNTS分散

cause：表面エネルギーが高くなると再統一が生じます。  

Solution：機能化治療（PEG修正など）または分散剤の使用。  

3。質問3：高生産コスト

Solution：連続CVD機器を開発して、触媒の利用を改善します。  

5。アプリケーションフィールド：実験室から工業化への飛躍

1。 New Energy Battery

Tian Donglongの研究チームは、低温で炭素ナノチューブを継続的に浄化できる新しい機器と精製プロセスを開発しました。従来のカーボンナノチューブ精製技術と比較して、連続カーボンナノチューブ精製技術は、精製効率が高く、精製効果が良好で、エネルギー消費量が少ない。これは、新しく効率的な浄化装置と浄化プロセスです。 [1] Zhang Xinyuの研究チームは、GOには巨大な特異的表面積、強い吸水、優れた機械的特性があることを発見しました。表面には、ヒドロキシル基（-OH）やカルボニル基（C = O）などの多数の酸素含有官能基が含まれています。これらは、複合材料を調製するために他のマトリックスまたはマトリックス材料と簡単に混ぜることができます。 [2]

2。電子デバイス

Li Minの研究チームは、シリコン基質と柔軟な基質に基づいたSWCNTフォトシナプティックトランジスタを開発し、光電気信号の相乗効果と複雑なシナプス機能のシミュレーションを調査し、光電気シナプス可塑性の生成メカニズムを解明し、Ultra-Low Power消費を備えたSWCNT CMOSインバーターを構築しました。 [3]

3。複合材料

kong Jiahuaの研究チームは、そのような複合材料を準備するためのさまざまな技術について議論し、カーボンナノチューブの追加がエポキシ樹脂の特性をどのように変化させるかを詳細に分析しました。エポキシ樹脂の機械的特性に対するカーボンナノチューブの特定の影響が特に強調されました。 [4]

ゾルゲル法に基づいて、Wang Xiaolanの研究チームは、さまざまな割合のマルチウォールカーボンナノチューブ修飾シリコン樹脂（CNT/OSR）エアゲルと針パンチ式繊維強化CNT/シリコン樹脂エアゲル（QF/SC）材料材料の影響を調査するためのCNT estureの影響を調査するためのCNTの影響を調査するために、さまざまな部分のマルチウォールカーボンナノチューブ修飾シリコン樹脂（CNT/OSR）のさまざまな割合を調製しました。 Airgelとその複合材料。研究結果は、物理的修飾後のCNTがシリコン樹脂との良好な互換性を示し、微小導電性および熱伝導性チャネルを構築することを示しています。樹脂の熱安定性は、修正後に大幅に改善されました。 CNTの質量分率が15 wt％の場合、体重減少は温度に対応する10 wt％です。 [5]

4。 Biomedicine

li Lingの研究チームは、細胞レベルと動物レベルでそれぞれ生物学的足場および薬物キャリアとしての実現可能性を調査しています。さらに、SWCNTの表面を変更するための金ナノ粒子の新しい方法を調査して、近赤外熱療法の実現可能性を研究します。