奈米碳管 CNT
奈米碳管 (
Carbon Nano Tube,CNT ),其分子結構是由二維石
墨片捲成三維分子圓管,依合成的技術不同 ,其直徑範圍 在 1 到數百奈米之間,碳管長度可由數百奈米到數百微米,由於具有微小、高強度、高導熱度、高導電度、低消耗等特性,公認在微電子、半導體、導電複合材料、超級電容、燃料電池、 太陽能電池、平面場發射顯示器、照明、醫藥輸送等多項產業,開始成為革命性超級材料。

奈米碳管的結構
採用高解析電子顯微鏡技術對奈米碳管的結構研究證明,多壁奈米碳管一般由幾個到幾十個單壁奈米碳管同軸構成,奈米碳管的直徑為零點幾奈米至幾十奈米,每個單壁管側面由碳原子六邊形組成,長度一般為幾十奈米至微米階,兩端由碳原子的五邊形封頂。

碳家族中鑽石、石墨、碳六十與奈米碳管之碳原子結構圖

奈米碳管的優點
•體積小
(2 ~8nm ) •質量輕  •高強度  •高韌性
•可撓曲性    •高導電度 •高導熱度

奈米碳管與其他材料之機械性質比較表 ( 單位為 GPa)

 

單層奈米碳管 多層奈米碳管 鑽石 傳統碳纖 Expoxy resin 木頭
Young's modulus 1054 1200 910-1250 350 208 3.5 16
Tensile Strength 150 150 ----- 2.5 0.4 0.05 0.08


奈米碳管的特性
奈米碳管 其它材料
尺寸 直徑約 10nm 以下 電子束蝕刻線約 50nm,厚約數奈米
密度 1.33~1.40g/cm3 鋁密度約 2.7g/cm3
拉伸強度 4.5 ×1010 Pa

高強度合金鋼只能承受

2 ×109 Pa

恢復力 可大角度變曲,重新拉直後無缺陷 金屬及碳纖維會在晶界破裂
電流承載 估計值為 109A/cm2 銅線只能承載 106A/cm2
熱傳導 預測在室溫下約 6,000W/m-K 高純度鑽石約 3,320 W/m-K
熱穩定性 真空下 2,800 ℃ ,
空氣中 700 ℃
微晶片中之金屬線熔點 600~1,000 ℃