22 Khái niệm về ống nanocacbon.
Ống nano cacbon (CNTs) là những ống được làm bằng cacbon với đường kính thường được đo bằng nanomet. Ống nano cacbon thường dùng để chỉ các ống nano cacbon một vách (SWCNTs) với đường kính trong phạm vi một nanomet. Trong các buồng hồ quang cacbon tương tự như những buồng được sử dụng để sản xuất fullerene (những phân tử cấu thành từ các ngun tử cacbon và có hình dạng giống như một quả bóng đá rất nhỏ). Các ống nano cacbon một vách là một trong những dạng thù hình của cacbon, trung gian giữa lồng fullerene và graphene phẳng. Các ống nano cacbon một vách có thể được lý tưởng hóa như các hình cắt từ mạng lục giác hai chiều của các nguyên tử cacbon được cuộn lại dọc theo một trong các vectơ mạng lục giác để tạo thành một hình trụ rỗng. Trong cấu trúc này, các điều kiện biên tuần hoàn được áp đặt theo chiều dài của vectơ cuộn lên này để tạo ra một mạng tinh thể xoắn của các nguyên tử cacbon liên kết liền mạch trên bề mặt hình trụ [33].
Hình 1.12 Sơ đồ của Ống Nano cacbon đơn vách(SWCNT)(A)và ống Nano cacbon đa vách(MWCNT)(B) thể hiện kích thước chiều dài, đường kính
23
Ống nano cacbon cũng thường dùng để chỉ các ống nano cacbon đa vách (MWCNTs) bao gồm các ống nano cacbon đơn vách lồng nhau liên kết yếu với nhau bằng Tương tác khuếch tán trong một cấu trúc giống như vòng cây.
Chiều dài của một ống nano cacbon được tạo ra bằng các phương pháp sản xuất thông thường thường không được báo cáo, nhưng thường lớn hơn nhiều so với đường kính của nó. Do đó, đối với nhiều mục đích, hiệu ứng cuối bị bỏ qua và chiều dài của ống nano cacbon được cho là vơ hạn.
Các ống nano cacbon có thể thể hiện khả năng dẫn điện đáng kể, trong khi các ống khác là chất bán dẫn. Chúng cũng có độ bền kéo và độ dẫn nhiệt cao vì cấu trúc nano của chúng và độ bền của liên kết giữa các nguyên tử cacbon. Ngồi ra, chúng có thể được biến đổi về mặt hóa học. Những đặc tính này được kỳ vọng sẽ có giá trị trong nhiều lĩnh vực công nghệ, chẳng hạn như điện tử, quang học, vật liệu composite (thay thế hoặc bổ sung cho sợi cacbon), công nghệ nano và các ứng dụng khác của khoa học vật liệu.
Việc sắp xếp một mạng lục giác dọc theo các hướng khác nhau để tạo thành các ống nano cacbon đơn vách dài vô hạn khác nhau cho thấy rằng tất cả các ống này không chỉ có hình xoắn ốc mà cịn có đối xứng tịnh tiến dọc theo trục ống và nhiều ống cịn có đối xứng quay không nhỏ về trục này.