Nanotubes: une nanoparticule à base de carbone

Une découverte de la nanotechnologie significative qui est venu à la lumière en 1991 était de nanotubes de carbone. Les nanotubes de carbone sont des structures cylindriques qui ont des diamètres aussi petits que 1 nm et des longueurs allant jusqu'à plusieurs centimètres. Les nanotubes de carbone ont le meilleur rapport résistance-poids de tout matériau connu. Bien que les nanotubes de carbone sont solides, ils ne sont pas fragiles. Ils peuvent être pliés, et lorsqu'il est libéré, ils reprennent leur forme initiale.

Un type de nanotube de carbone présente une forme cylindrique avec des extrémités ouvertes.

Un autre type de nanotube a des extrémités fermées, formées par une partie des atomes de carbone en combinant des pentagones sur l'extrémité du nanotube.

Les nanotubes de carbone peuvent se produire sous forme de plusieurs cylindres concentriques d'atomes de carbone, appelés nanotubes de carbone multi-parois (MWCTs). Assez logiquement, les nanotubes de carbone qui ont un seul cylindre sont appelés nanotubes de carbone monoparois (SWCTs). Les deux MWCT et SWCT sont utilisés pour renforcer les matériaux composites.

Propriétés électriques des nanotubes

Les propriétés électriques des nanotubes de carbone dépendra de la façon hexagones sont orientées le long de l'axe du tube. Trois orientations sont possibles: un fauteuil, en zigzag, et chiral.

Nanotubes de carbone ont des propriétés électriques Fauteuil similaires pour les métaux. Lorsque vous appliquez une tension entre deux extrémités d'un nanotube de fauteuil, un courant circule. Un nanotube de carbone fauteuil est un meilleur conducteur que le cuivre ou tout autre métal.

Les chercheurs développent des méthodes de tourner nanotubes de carbone ensemble pour faire à faible résistance des fils électriques qui pourraient transformer le réseau électrique, réduire la puissance consommée, et de réduire le poids de câblage dans les utilisations sensibles au poids comme les satellites et les avions. Les chercheurs envisagent d'utiliser des nanotubes de carbone Fauteuil pour remplacer les lignes métalliques dans les circuits intégrés.

Les nanotubes en zigzag et chiraux carbone partagent des propriétés électriques similaires à semi-conducteurs. Ces deux configurations de nanotubes ne feront que conduire un courant électrique lorsque l'énergie supplémentaire sous la forme de lumière ou un champ électrique est appliqué à électrons libres des atomes de carbone. Nanotubes semi-conducteurs pourraient être utiles dans la construction toujours plus petits transistors utilisés dans les circuits intégrés pour toutes sortes d'appareils électroniques.

Une autre propriété intéressante des nanotubes de carbone est que leur résistance électrique change de manière significative lorsque d'autres molécules se fixent sur leurs atomes de carbone. Les entreprises utilisent cette propriété pour développer des capteurs qui peuvent détecter les vapeurs de produits chimiques tels que le monoxyde de carbone ou des molécules biologiques.

Nanotubes liés avec d'autres matériaux composites forment extra puissants

Les atomes de carbone dans les nanotubes sont grands à former des liaisons covalentes avec de nombreux autres types d'atomes pour plusieurs raisons:

• Les atomes de carbone ont une capacité naturelle pour former des liaisons covalentes avec de nombreux autres éléments à cause d'une propriété appelée électronégativité. Électronégativité est une mesure de la façon dont fortement un atome détient sur électrons en orbite à ce sujet. Parce que le carbone a une cote d'électronégativité dans le milieu de la fourchette, il peut former des liaisons covalentes stables avec un grand nombre d'éléments.

• Tous les atomes de carbone dans les nanotubes sont sur la surface du nanotube et donc accessible à d'autres atomes.

• Les atomes de carbone dans les nanotubes sont liés à trois autres atomes seulement, de sorte qu'ils ont la capacité de se lier à un quatrième atome.

Ces facteurs font qu'il est relativement facile de se lier de manière covalente à une variété d'atomes ou de molécules de nanotubes, qui modifie les propriétés chimiques du nanotube. (Cette méthode est appelée fonctionnalisation.)

Prendre cette chose de collage en outre, si les molécules attachées à des nanotubes de carbone se fixent également à des fibres de carbone, les nanotubes de carbone fonctionnalisés peuvent se lier à des fibres dans un matériau composite, la production d'un matériau plus résistant.