Ống Nano Cacbon Là Gì? Tìm Hiểu Về Ống Nano Cacbon Là Gì?

1 - Ống nano cacbon là gì?

"Ống nano cacbon" Tiếng Anh có nghĩa Carbon nanotube - CNT là "các dạng thù hình của cacbon". Một ống nano cacbon đơn vách là một tấm than chì độ dày một nguyên tử cuộn tròn lại thành một hình trụ liền, với đường kính cỡ nanomet. Điều này xảy ra trong các cấu trúc nano mà ở đó tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính vượt trên 10.000.
 

Hình 1: Đặc tính của ống nano cacbon

1.1 - Đặc điểm của ống nano cacbon là gì?

Các phân tử cacbon hình trụ đó có các tính chất thú vị làm cho chúng có khả năng hữu dụng cao trong rất nhiều ứng dụng của công nghệ nano, công nghiệp điện tử, quang học, và một số ngành khoa học vật liệu khác. Ống nano cacbon có độ bền cao và các tính chất điện độc đáo, và độ dẫn nhiệt hiệu quả. Các ống nano vô cơ cũng đã được tổng hợp.
 

Ống nano là một loại cấu trúc fullerene, trong đó cũng bao gồm cả buckyball. Trong khi buckyball có dạng hình cầu, một ống nano lại có dạng hình trụ, với ít nhất một đầu được phủ bởi một bán cầu có cấu trúc buckyball. Tên của chúng được đặt theo hình dạng của chúng, do đường kính của ống nano vào cỡ một vài nanomet (xấp xỉ nhỏ hơn 50.000 lần một sợi tóc), trong khi độ dài của chúng có thể lên tới vài milimet.
 

Các nhà nghiên cứu ở đại học Cincinnati (UC) đã phát triển một quá trình để xây mạng thẳng hàng các ống nano cacbon cực dài. Họ đã có thể sản xuất các ống nano cacbon dài 18mm và có thể xoắn lại thành các sợi nano cacbon. Có hai loại ống nano cacbon chính: Ống nano đơn vách (SWNT) và ống nano đa vách (MWNT).
 

Hình 2: Bộ nhớ ống nano cacbon siêu nhanh
 

1.2 - Bản chất của liên kết trong ống nano cacbon là gì?

Bản chất của liên kết trong ống nano cacbon được giải thích bởi hóa học lượng tử, cụ thể là sự xen phủ orbital. Liên kết hóa học của các ống nano được cấu thành hoàn toàn bởi các liên kết sp2, tương tự với than chì. Cấu trúc liên kết này, mạnh hơn các liên kết sp3 ở trong kim cương, tạo ra những phân tử với độ bền đặc biệt.
 

Các ống nano thông thường tự sắp xếp thành các sợi dây thừng được giữ với nhau bởi lực Van der Waals. Dưới áp suất cao, các ống nano có thể trộn với nhau, trao đổi một số liên kết sp2 cho liên kết sp3, tạo ra khả năng sản ra các sợi dây khỏe, độ dài không giới hạn thông qua liên kết ống nano áp suất cao.
 

Hình 3: Bản chất của liên kết trong ống nano cacbon là gì?