Kohlenstoff-Nanoröhren werden aus verschiedenen Gründen nicht häufig verwendet.
5 Hauptgründe werden erklärt
1. Mechanische Eigenschaften auf makroskopischer Ebene
Auf makroskopischer Ebene zeigen Kohlenstoff-Nanoröhren oft nicht ihre fantastischen mechanischen Eigenschaften.
Stattdessen verhalten sie sich eher wie spröde, weiche Fasern, ähnlich wie Graphitfasern.
Dadurch lassen sie sich leicht von härteren Materialien wie Stahl schneiden.
2. Vergleich der Umweltauswirkungen
Bei der Betrachtung der Umweltfreundlichkeit eines Materials ist es wichtig, es mit alternativen Materialien zu vergleichen.
Kohlenstoff-Nanoröhren als leitfähiges Kohlenstoffadditiv können mit Ruß und Graphen verglichen werden.
Ruß hat in der Regel höhere CO2-Emissionen und höhere Belastungsanforderungen in Verbundwerkstoffen im Vergleich zu Kohlenstoffnanoröhren und Graphen.
Eine Studie von Michelin aus dem Jahr 2020 zeigte, dass mit Kohlenstoffnanoröhren verstärkte Reifen im Vergleich zu anderen Nanokohlenstoffen weniger Nanopartikel freisetzen.
Die Produktionsmethoden für Graphen haben jedoch auch ihre eigenen Probleme, wie z. B. die mangelnde Energieeffizienz, den hohen Wasserbedarf und den Einsatz von aggressiven Chemikalien.
3. Mögliche Anwendungen in grünen Technologien
Auch wenn Kohlenstoff-Nanoröhren noch nicht weit verbreitet sind, haben sie das Potenzial, mehrere grüne Technologien zu ermöglichen.
Sie können in Anwendungen wie Beton, Folien, Elektronik und insbesondere in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden.
Kohlenstoff-Nanoröhrchen spielen eine Schlüsselrolle als leitende Zusatzstoffe in Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere an der Kathode als Teil der leitenden Paste.
Sie wurden auf ihr Potenzial für Batterien der nächsten Generation wie Lithium-Luft- oder Lithium-Schwefel-Batterien sowie für Lithium-Metall-Anoden untersucht.
4. Bewertung des Lebenszyklus
Um festzustellen, ob Kohlenstoffnanoröhren als umweltfreundliches Material betrachtet werden können, müssen alle Aspekte ihres Lebenszyklus - von den Rohstoffen über die Produktionsprozesse bis hin zur Endnutzung - berücksichtigt werden.
Es sollten auch Vergleiche mit anderen leitfähigen Kohlenstoffadditiven angestellt werden.
Es muss sichergestellt werden, dass die Leistung, der Preis und andere Kennzahlen von Kohlenstoffnanoröhren mit herkömmlichen Produktionsmethoden vergleichbar sind.
5. Derzeitige Grenzen und zukünftiges Potenzial
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kohlenstoff-Nanoröhren aufgrund ihres Verhaltens als spröde, weiche Fasern auf makroskopischer Ebene noch nicht weit verbreitet sind.
Sie haben jedoch das Potenzial, grüne Technologien zu ermöglichen, insbesondere in Lithium-Ionen-Batterien.
Die Umweltfreundlichkeit von Kohlenstoffnanoröhren hängt von ihrem Lebenszyklus und dem Vergleich mit alternativen Materialien ab.
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