(CNT) कार्बन नैनोट्यूब

परिचय

कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) एक-आयामी नैनोमटेरियल हैं जो पूरी तरह से कार्बन परमाणुओं से बने होते हैं जो एक रोल्ड ग्राफीन-जैसे सिलेंडर में व्यवस्थित होते हैं, आमतौर पर नैनोमीटर रेंज में व्यास और असाधारण रूप से उच्च पहलू अनुपात के साथ। प्लास्टिक और पॉलीमर कंपाउंडिंग में, CNTs मुख्य रूप से उच्च-प्रदर्शन कार्यात्मक फिलर्स के रूप में उपयोग किए जाते हैं जो बहुत कम लोडिंग पर पारंपरिक कार्बन फिलर्स की तुलना में विद्युत चालकता, एंटीस्टेटिक व्यवहार, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप शील्डिंग, थर्मल प्रबंधन और यांत्रिक सुदृढ़ीकरण प्रदान कर सकते हैं।

CNTs प्लास्टिक मूल्य श्रृंखला में एक विशिष्ट स्थिति रखते हैं क्योंकि वे संरचना और कार्य को जोड़ते हैं: एक ही योजक एक पॉलीमर मैट्रिक्स को एक साथ सुदृढ़ कर सकता है, प्रवाहकीय पथ बना सकता है, और फैलाव, इंटरफेसियल इंटरैक्शन और नेटवर्क गठन के माध्यम से प्रसंस्करण व्यवहार को बदल सकता है। बाजार प्रारंभिक मिश्रित प्रदर्शनों से बैटरी, प्रवाहकीय प्लास्टिक, कोटिंग्स, खेल के सामान, ऑटोमोटिव पार्ट्स और उन्नत निस्पंदन में वाणिज्यिक उपयोगों तक विस्तारित हो गया है, जबकि अनुसंधान इलेक्ट्रॉनिक्स, सेंसर, बायोमेडिकल सिस्टम और ऊर्जा उपकरणों में आगे बढ़ रहा है।

CNTs आमतौर पर सिंगल-वॉल्ड कार्बन नैनोट्यूब और मल्टी-वॉल्ड कार्बन नैनोट्यूब में विभाजित होते हैं, अतिरिक्त भेद चिरलिटी, व्यास, लंबाई, शुद्धता, दोष घनत्व और सतह कार्यात्मककरण द्वारा किए जाते हैं। ये संरचनात्मक चर चालकता, यांत्रिक प्रदर्शन और प्रक्रियात्मकता को दृढ़ता से प्रभावित करते हैं, यही कारण है कि CNT ग्रेड अक्सर एक सार्वभौमिक "one-size-fits-all" योजक के बजाय अंतिम उपयोगों के एक संकीर्ण सेट के लिए निर्दिष्ट किए जाते हैं।

स्थिरता के दृष्टिकोण से, CNTs दोनों वादा और चिंता बढ़ाते हैं। वे हल्के भागों, अधिक कुशल बैटरी और लंबी सेवा जीवन को सक्षम कर सकते हैं, लेकिन वे उत्पादन के लिए ऊर्जा-गहन भी हैं, सावधानीपूर्वक व्यावसायिक हैंडलिंग की आवश्यकता होती है, और थर्मोसेट या अत्यधिक एकीकृत मिश्रित प्रणालियों में एम्बेडेड होने पर रीसायकल करना चुनौतीपूर्ण रहता है। संश्लेषण, शुद्धिकरण, संरेखण और चिरलिटी नियंत्रण में हाल की प्रगति प्रदर्शन स्थिरता में सुधार कर रही है और अधिक कुशल विनिर्माण के मार्ग खोल रही है, जो मुख्यधारा के प्लास्टिक और इलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों में उनके उपयोग को व्यापक बना सकती है।

इतिहास और विकास

CNTs 1991 में उनकी पहचान के बाद आधुनिक सामग्री विज्ञान में प्रवेश किया, और प्रारंभिक अनुसंधान ने तेजी से उनकी असामान्य शक्ति, चालकता और नैनोस्केल ज्यामिति के संयोजन को उजागर किया। प्रारंभिक विकास भौतिकी और नैनोप्रौद्योगिकी में प्रयोगशाला-स्तरीय अध्ययनों द्वारा प्रभुत्व था, इसके बाद मिश्रित सुदृढ़ीकरण, क्षेत्र उत्सर्जन और ऊर्जा भंडारण में व्यापक रुचि थी।

जैसे-जैसे संश्लेषण विधियां परिपक्व हुईं, विशेष रूप से रासायनिक वाष्प जमाव मार्ग, फोकस खोज से स्केल-अप, शुद्धिकरण, संरेखण और संपत्ति नियंत्रण में स्थानांतरित हो गया। वाणिज्यिक अपनाने ने इस प्रक्षेपवक्र का पालन किया: पहले विशेषता मिश्रित और प्रवाहकीय योजक में, फिर बैटरी, औद्योगिक कोटिंग्स और उच्च-मूल्य कार्यात्मक सामग्रियों में।

हाल के मील के पत्थर सटीक विनिर्माण पर केंद्रित रहे हैं बजाय केवल उच्च उपज के। रिपोर्ट की गई प्रगति में लंबे CNT फाइबर, बेहतर गीला-कताई और संरेखण, चिरलिटी का बेहतर नियंत्रण, और आदेशित सरणियों की प्रत्यक्ष वृद्धि शामिल है जो अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स और इंटरकनेक्ट का समर्थन कर सकते हैं। ये विकास प्लास्टिक के लिए मायने रखते हैं क्योंकि वे reproducibility में सुधार करते हैं, जो बड़े-मात्रा कंपाउंडिंग के लिए एक लगातार बाधा है।

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