Einzelwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) sind eine Art von Kohlenstoffnanoröhren, die aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen bestehen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet und zu einem nahtlosen Zylinder gerollt sind.
Der Durchmesser von SWCNTs liegt normalerweise zwischen 0,7 und 2 Nanometern.
Ihre Länge kann mehrere Mikrometer bis zu Zentimetern erreichen.
5 wichtige Punkte erklärt
1. Von Graphen abgeleitete Struktur
Die Struktur der SWCNTs ist von Graphen abgeleitet, einer einzelnen Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem zweidimensionalen Wabengitter angeordnet sind.
Um ein SWCNT zu bilden, wird diese Graphenschicht zu einer Röhre aufgerollt, wobei sich die Kanten der Schicht treffen und die Enden der Röhre bilden.
2. Chiraler Vektor (C h)
Der chirale Vektor (C h) legt fest, wie das Graphenblatt gerollt wird, um das Nanoröhrchen zu bilden.
Er wird dargestellt durchC h = na 1 + ma 2, wobeia 1 unda 2 die Einheitsvektoren des Graphen-Gitters sind und n und m ganze Zahlen sind.
Das Paar (n, m) definiert eindeutig ein bestimmtes SWCNT.
3. Chiraler Winkel (θ)
Der chirale Winkel (θ) ist der Winkel zwischen der Rohrachse und der Zickzackrichtung des Graphengitters.
Zickzackförmige SWCNTs haben einen chiralen Winkel von 0°.
Armchair-SWCNTs haben einen chiralen Winkel von 30°.
Alle anderen SWCNTs werden als chiral bezeichnet und haben chirale Winkel zwischen 0° und 30°.
4. Eigenschaften und Anwendungen
Die einzigartige Struktur der SWCNTs verleiht ihnen außergewöhnliche Eigenschaften, darunter hohe Zugfestigkeit, ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit.
Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich SWCNTs für eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. in der Elektronik (Transistoren, Sensoren), in Verbundwerkstoffen (Verstärkung von Materialien) und in der Energiespeicherung (Batterien und Superkondensatoren).
5. Synthesetechniken
SWCNTs werden in der Regel mit Techniken wie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) synthetisiert.
Dabei wird ein kohlenstoffhaltiges Gas bei hohen Temperaturen auf einer Katalysatoroberfläche zersetzt.
Die Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Gasdurchflussrate haben einen erheblichen Einfluss auf die Qualität und die Ausbeute der hergestellten SWCNTs.
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