nhỏ chỉ cỡ nm nên CNT có những độ bền cơ học, điện, quang rất đặc biệt.
Độ bền cơ học:
Ống nano cacbon chỉ gồm các nguyên tử cacbon nên nhẹ và liên kết giữa các nguyên tử là liên kết cộng hóa trị nên bền. Modul Young của SWCNT khoảng 1054 GPa, còn với MWCNTs là 1200 GPa, ngoài ra độ bền kéo khoảng 150 GPa. Khối lượng riêng của MWCNTs khoảng 2,6g/cm3 và 1,4 g/cm3 đối với SWCNT. Trong khi Modul Young của thép chỉ cỡ 300 GPa, độ bền kéo chỉ đạt 2 GPa [39].
+ Khi chịu ứng suất kéo quá mức, CNT bị biến dạng dẻo.
+ CNT có cấu trúc rỗng và có hệ số co cao, nên nó thường có khuynh hướng bị oằn khi chịu ứng suất nén, xoắn hay uốn.
Bảng 1.3. So sánh độ bền cơ học của CNT với một số vật liệu khác (nguồn:[39])
Vật liệu
Mođun Young (GPa)
Độ bền kéo
đứt (GPa) riêng (g/cm3) Khối lượng
SWCNT 1054 1 1,4
MWCNTs 1200 1 2,6
Thép 300 2 7,8
Nhựa Epoxy 3,5 0,05 1,25
Tính chất nhiệt:
Tất cả các ống nano sẽ là vật dẫn nhiệt rất tốt dọc theo ống, nhưng nếu theo chiều ngang với trục của ống thì nó trở nên cách nhiệt tốt. Các phép đo cho thấy một ống nano cacbon đơn tường SWCNT có độ dẫn nhiệt ở nhiệt độ phòng theo trục trong khoảng 3500 W/mK; so sánh với đồng, một kim loại được biết có độ dẫn nhiệt tốt, cũng chỉ có 385W/mK và có độ dẫn nhiệt theo chiều ngang với trục (chiều hướng tâm) trong khoảng 1,52 W/mK [39].
Sự ổn định nhiệt độ của các ống nano cacbon lên đến 2800oC trong chân không và khoảng 750oC trong không khí. Vì khả năng dẫn nhiệt tốt này mà CNT đã được sử dụng cho việc tản nhiệt trong các linh kiện điện tử công suất cao.
Tính chất hóa học:
vẫn tương đối trơ về mặt hóa học, do đó, để tăng hoạt tính hóa học của CNT người ta phải tạo ra các khuyết tật trên bề mặt của ống, gắn kết với các phân tử hoạt động khác để tạo ra các vi đầu dò nhạy với hóa chất [41].
Tính chất điện :
Điện trở của CNT không phụ thuộc vào chiều dài ống vì quãng đường chuyển động tự do trung bình của điện tử dài hơn bản thân ống nhiều lần. Các electron di chuyển thông qua các hầm cộng hưởng giữa mức năng lượng không liên tục của ống nano và dịch chuyển quá chiều dài mở rộng của ống. Độ dẫn điện của CNT được dự đoán rất cao bởi vì trong cấu trúc một chiều các photon rất khó để tán xạ [42].
Tính chất phát xạ điện trường:
Sự phát xạ điện trường là quá trình phát xạ điện tử từ bề mặt của một pha rắn vào chân không, dưới tác dụng của một điện trường (khoảng 108 V/cm). Với hình dạng là dạng ống nên làm cho CNT có một tính chất đặc biệt quan trọng là sự truyền điện trong đó các electron chuyển động thẳng theo một phương hướng nhất định, không có sự va chạm đến các nguyên tử của vật liệu. Vì vậy, CNT có thể xem như một dây dẫn điện có đường kính cực nhỏ, thuận lợi cho các ứng dụng trong điện tử hay quang điện tử [43].