Kohlenstoff-Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) und Graphen sind wegen ihrer außergewöhnlichen thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften sehr gefragt.
Aufgrund ihrer einzigartigen Fähigkeiten finden diese Materialien ihren Weg in zahlreiche Branchen.
7 erforschte Schlüsselbereiche
1. Elektronik
Kohlenstoffnanoröhren (CNT) werden in elektronischen Anwendungen wie Speichern, Sensoren und transparenten leitfähigen Folien eingesetzt.
Aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit und mechanischen Festigkeit eignen sie sich hervorragend zur Steigerung der Leistung elektronischer Geräte.
Einzelwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) sind aufgrund ihrer besseren Eigenschaften für bestimmte elektronische Anwendungen im Vergleich zu mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (MWCNTs) besonders vielversprechend.
2. Energiespeicherung
CNTs sind entscheidend für die Verbesserung der Effizienz von Lithium-Ionen-Batterien.
Sie werden sowohl in den Kathoden- als auch in den Anodenmaterialien verwendet, was die Kapazität und Lebensdauer der Batterien verbessert.
CNTs verbessern auch die Energiespeicherkapazität von Kondensatoren.
3. Verbundwerkstoffe
In der Materialwissenschaft werden CNT als Zusatzstoffe in Polymermatrizen und faserverstärkten Polymerverbundwerkstoffen verwendet.
Sie verbessern die mechanischen Eigenschaften wie die interlaminare Festigkeit und die elektrostatische Ableitfähigkeit erheblich.
Zu den Anwendungen gehören Automobilteile, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und Sportgeräte.
4. Biomedizinische und medizinische Wissenschaften
Kohlenstoffnanomaterialien werden auf ihr Potenzial für die Verabreichung von Arzneimitteln, die Bildgebung und die Gewebezüchtung hin erforscht.
Ihre geringe Größe und einzigartigen Eigenschaften ermöglichen die gezielte Abgabe von Medikamenten und einen verbesserten Bildgebungskontrast.
5. Umweltanwendungen
CNTs werden aufgrund ihrer großen Oberfläche und Adsorptionsfähigkeit in Membranen und Abwasseraufbereitungssystemen eingesetzt.
Sie entfernen wirksam Schadstoffe aus dem Wasser und sind daher für die Umweltsanierung von großem Nutzen.
6. Katalyse
Kohlenstoff-Nanomaterialien, insbesondere Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhren, werden in der heterogenen Katalyse eingesetzt.
Ihre große Oberfläche und ihre Fähigkeit, Metallnanopartikel zu tragen, machen sie zu effektiven Katalysatorträgern, die die Effizienz verschiedener chemischer Reaktionen erhöhen.
7. Synthese und Herausforderungen
Die Synthese dieser Kohlenstoffnanomaterialien erfolgt in erster Linie durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), die eine skalierbare Produktion ermöglicht.
Die Herausforderungen bestehen jedoch weiterhin darin, eine gleichmäßige Dispersion und die Integration in bestehende Herstellungsverfahren zu erreichen.
Trotz dieser Herausforderungen wird erwartet, dass der Markt für Kohlenstoffnanomaterialien aufgrund des technologischen Fortschritts und der steigenden Nachfrage in verschiedenen Branchen erheblich wachsen wird.
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