SWCNT单壁碳纳米管的特性与应用

单壁碳纳米管特性

1、真正的纳米级管径

单壁碳纳米管的管径小于2 nm，而多壁碳纳米管的直径大多大于5 nm，可高达数百纳米。

2、长且少缺陷的结构

这两种类型的碳纳米管都可以生长到几百纳米甚至几毫米的长度，但通常都在1- 30微米的范围内。 

 3、高长径比(长度-直径比)

由于其直径较小，长度长，单壁碳纳米管通常具有较高的长度-直径比，从而具有前所未有的柔韧性。事实上，单壁碳纳米管给材料所带来的许多机械性能改进，都可以归因于高长径比。

在极低的添加量下可以形成三维导电网络，起始添加量仅为总重量的0.01%。如此低的添加对颜色影响较小。

多壁碳纳米管的典型纵横比较低，因此电导率的渗透阈值较高。由于其更大的直径，多壁碳纳米管非常坚硬，其类似石棉的特性也会造成健康风险。

 4、弹性

由于其较高的刚性，在不损坏结构的前提下，多壁碳纳米管不容易弯曲、扭曲、扭结或屈曲，而单壁碳纳米管具有柔韧性，可以更容易地恢复其原始结构。 

 5、优良的机械性能

单壁碳纳米管的抗拉强度和弹性模量是材料中最高的之一（分别为~50 GPa和~ 1000 GPa），这一特性适用于强化各种材料，包括聚合物复合材料。

理论上，在聚合物复合材料中，达到各向同性分布的单壁碳纳米管的理想分散，每添加1 %（质量比）的单壁碳纳米管，可使抗拉强度提高100 MPa。在实践中，达到要求的机械性能提升所需的单壁碳纳米管的剂量，可以低至0.2%（质量比）。

对于多壁碳纳米管，通常需要3- 5%的添加量来改善机械性能。高添加量会影响其他重要特性，如最终产品的表面质量和颜色。 

 6、导热性

在单位质量导热系数方面，单壁碳纳米管超过了多壁碳纳米管，可以作为提高导热系数的添加剂。这两种材料都能承受高温（在正常条件下高达750°C）。 

 7、导电性

单壁碳纳米管有一层碳原子，并根据空间的螺旋特性（手征）可表现出金属或半导体性能。这两种类型都有其独特的优点，分离后可用于纳米电子学。即使没有分离，原始单壁碳纳米管的高导电性(可以通过添加进一步提高)，低量添加量即可用来提高复合材料的导电性。

单壁碳纳米管不仅具有最高的导电性，而且由于其强大的碳-碳键，金属特性的单壁碳纳米管的电流密度，比铜等金属的电流密度大1000倍以上，而铜等金属的电流密度会受到电迁移的限制。换句话说，单壁碳纳米管具有较高的载流量。

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