Kolnanorör

Kolnanorör är cylindriska nanostrukturer av kol som består av ett eller flera lager grafen som rullats samman till en rörformig struktur. Enkelväggiga kolnanorör (SWCNT) har diametrar på cirka 0,7–2 nm medan längderna ofta är mikrometer till centimeter. Flerskiktade kolnanorör (MWCNT) uppstår när flera grafenlagren bildar ett rör inom vart och ett annat.

Elektroniska egenskaper hos kolnanorör styrs av deras chirality och diameter. SWCNT kan vara metalliska eller semikonduktiva beroende på chiralvinkeln; i allmänhet uppnås metallisk ledning när (n−m) mod 3 = 0, annars semikonduktiva egenskaper. Antalet väggar, defect och renhet påverkar också ledningsförmågan och bandstrukturen.

Kolnanorör uppvisar mycket höga mekaniska och termiska egenskaper. Youngs modulus ligger omkring cirka 1 TPa och draghållfastheten kan nå mycket höga värden i vissa exemplar. Termisk ledningsförmåga längs axeln är mycket hög, upp till tusentals W/m·K, medan egenskaperna varierar med diameter, väggantal och renhet. Elektrisk ledningsförmåga är också hög och varierar efter chirality och struktur.

Syntes sker främst genom kemisk återskapning (CVD) på substrat, samt genom arc-discharge och laserablation. Efter syntes genomgår kolnanorören rening och ofta funktionalisering för bättre dispersion och bearbetning i olika material. Kombinationer av SWCNT och MWCNT används för att skräddarsy egenskaper i olika tillämpningar.

Användningar inkluderar förstärkning av polymerer och kompositer, elektroniska komponenter såsom transistorer och ledande filmer, samt energilagring i superkondensatorer och batterier. Kolnanorör studeras även för sensorer och potential inom medicinska applikationer, men klinisk användning kräver noggrann säkerhetsutvärdering. Upptäckten av kolnanorör tilldelas Sumio Iijima i början av 1990-talet.