کاربن نانوٹوبس کا جامع تعارف

کاربن نانوٹوبس (CNTs) ایک - جہتی نانوسکل نلی نما نانوومیٹریلز کو بنیادی یونٹ کے طور پر کرلنگ گریفائٹ کاربن ایٹموں کے ذریعہ تشکیل دیا گیا ہے۔ 1991 میں ان کی دریافت کے بعد سے ، ان کی منفرد مائکرو اسٹرکچر اور عمدہ جامع کارکردگی پر انحصار کرتے ہوئے ، وہ نینوومیٹریلز کے میدان میں تیزی سے ایک ریسرچ ہاٹ اسپاٹ اور ایپلی کیشن کور بن چکے ہیں ، جس میں بہت ساری اسٹریٹجک ابھرتی ہوئی صنعتوں جیسے اعلی- اختتامی مینوفیکچرنگ ، نئی توانائی ، قبل از وقت الیکٹرانکس ، اور ایرو اسپیس میں وسیع پیمانے پر داخل ہوتا ہے۔ وہ "اکیسویں صدی میں سب سے زیادہ ممکنہ فعال مواد" کے نام سے جانا جاتا ہے۔

I. کاربن نانوٹوبس کی بنیادی درجہ بندی

مائکرو اسٹرکچر میں اختلافات کے مطابق ، کاربن نانوٹوبس کو بنیادی طور پر تین قسموں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ مختلف زمروں کی مصنوعات کی کارکردگی مختلف ہوتی ہے اور یہ مختلف منظرناموں کے ل suitable موزوں ہوتی ہے۔ فی الحال ، صنعت میں سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے کچھ - دیواروں والے کاربن نانوٹوبس اور ملٹی - والڈ کاربن نانوٹوبس ہیں ، جبکہ الٹرا - عمدہ کاربن نانوٹوبس ، اعلی {-}}}}}}}}}}} کی ضرورت کے طور پر۔

1. سنگل - دیوار کاربن نانوٹوبس (SWCNTS): گریفائٹ شیٹس کی ایک پرت کو کرلنگ کرکے تشکیل دیا گیا ، جس کا قطر عام طور پر 0.4 - 2nm کے درمیان ہے۔ ان کا باقاعدہ ڈھانچہ ، انتہائی کم عیب کی شرح ، اور بہترین برقی اور تھرمل چالکتا ہے۔ تاہم ، ان کی تیاری کرنا مشکل ہے ، آسانی سے آسان ہے ، اور اس کی قیمت زیادہ ہے۔ وہ بنیادی طور پر اعلی کے آخر میں سائنسی تحقیق ، صحت سے متعلق الیکٹرانک چپس اور دیگر منظرناموں میں استعمال ہوتے ہیں جن میں کارکردگی کی انتہائی ضروریات ہیں۔

2. ملٹی - دیوار کاربن نانوٹوبس (MWCNTS): متمرکز گریفائٹ شیٹس کی متعدد پرتوں کو کرلنگ کے ذریعہ تشکیل دیا گیا ہے ، جس میں قطر کی حد 2 - 100nm ہے اور مائکرو میٹر کی سطح تک لمبائی ہے۔ ان کے پاس پختہ تیاری کی ٹکنالوجی ، اعتدال پسند لاگت ، اور عمدہ میکانکی استحکام ہے ، لیکن ان کی برقی چالکتا اور بازی سنگل - والڈ اور کچھ - دیوار والے کاربن نانوٹوبس سے قدرے کمتر ہے۔ وہ زیادہ تر وسط - سے - میں اعلی درجے کی کنڈکیٹو اور تقویت بخش منظرناموں ، جیسے عام کوندکٹو کوٹنگز اور پلاسٹک میں ترمیم میں استعمال ہوتے ہیں۔

3. کچھ - دیوار والے کاربن نانوٹوبس (FWCNTS): سنگل - دیوار اور ملٹی - دیوار کے درمیان ، 2 - 5 گریفائٹ شیٹس کی 5 پرتوں کے ذریعہ تشکیل دیا گیا ہے ، جس میں 2 {{{8} 8nm کے قطر کے ساتھ۔ ان کے پاس سنگل - دیوار والے کاربن نانوٹوبس کی اعلی بجلی کی چالکتا اور ملٹی - دیواروں والے کاربن نانوٹوبس کی مکینیکل استحکام ہے ، اور اس میں بازی کی بہتر کارکردگی ہے۔ وہ فی الحال بہترین انتخاب میں توازن کارکردگی اور لاگت ہیں۔ الٹرا - عمدہ کاربن نانوٹوبس (قطر 10nm سے کم یا اس کے برابر) ، کچھ دیواروں والے کاربن نانوٹوبس کے اعلی درجے کے حصے کے طور پر ، بازی اور فعال موافقت کو مزید بہتر بناتے ہیں ، اور زیادہ عین مطابق اطلاق کے منظرناموں کے لئے موزوں ہیں۔

ii. کاربن نانوٹوبس کی بنیادی خصوصیات

کاربن نانوٹوبس کی عمدہ کارکردگی ان کے منفرد نلی نما گریفائٹ ڈھانچے سے آتی ہے۔ وہ روایتی مواد سے زیادہ فوائد دکھاتے ہیں جیسے میکانکس ، بجلی ، تھرمولوجی ، اور کیمسٹری جیسے بہت سے جہتوں میں ، جو بنیادی وجہ ہے کہ وہ روایتی مواد جیسے کوندک کاربن بلیک اور بااختیار صنعتی اپ گریڈنگ کو تبدیل کرسکتے ہیں۔

1. برقی خصوصیات: کاربن نانوٹوبس میں بہترین برقی چالکتا ہے ، جس میں حجم کی مزاحمتی 1.0 × 10⁻⁴ - 5.0 × 10⁻< ω · سینٹی میٹر کے ساتھ کم ہے اور ایک سطح کی مزاحمت 1.0 × 10¹-5.0 × 10² ω/مربع کے ساتھ ایڈجسٹ ہے۔ ان کے پاس تیز الیکٹران ٹرانسمیشن کی شرح ہے ، اور ان کی بجلی کی چالکتا روایتی مواد جیسے کنڈکٹو کاربن بلیک اور گریفائٹ سے کہیں بہتر ہے۔ اس کے علاوہ ، ان کی مزاحمت کا استحکام مضبوط ہے ، جو ماحولیاتی عوامل جیسے درجہ حرارت اور نمی سے آسانی سے متاثر نہیں ہوتا ہے ، اور وہ طویل عرصے تک اعلی کارکردگی کی برقی چالکتا کو برقرار رکھ سکتے ہیں۔

2. مکینیکل خصوصیات: کاربن نانوٹوبس کی تناؤ کی طاقت 40-80 جی پی اے تک پہنچ سکتی ہے ، لچکدار ماڈیولس 1.0 × 10³-1.8 × 10³ جی پی اے تک زیادہ ہے ، اور سختی 20-40 جی پی اے ہے ، جو اسٹیل سے 100 گنا سے زیادہ ہے۔ ایک ہی وقت میں ، ان میں بہترین سختی اور لباس مزاحمت ہے۔ پلاسٹک ، ربڑ ، اور سیرامکس جیسے میٹرکس مواد میں ان میں سے تھوڑی مقدار (1 ٪ -5 ٪) شامل کرنا میکانکی طاقت ، اثرات کے خلاف مزاحمت اور مواد کی خدمت کی زندگی کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے ، جس سے "ہلکے وزن + اعلی کارکردگی" کے دوہری اہداف حاصل ہوسکتے ہیں۔

3. حرارتی خصوصیات: کاربن نانوٹوبس کی محوری تھرمل چالکتا 1500 {- 3000 W/(M · K) تک پہنچ سکتی ہے ، ریڈیل تھرمل چالکتا 50 - 100 W/(M · K) ہے ، اور گرمی کے خلاف مزاحمت کا درجہ حرارت 700 ڈگری میں زیادہ ہوتا ہے (گیس ماحول میں)۔ وہ بغیر کسی سڑنے یا عمر بڑھنے کے 600 ڈگری تک - 100 ڈگری تک وسیع درجہ حرارت کی حد میں مستحکم کارکردگی کو برقرار رکھ سکتے ہیں۔ ان کے پاس اعلی درجہ حرارت پروسیسنگ اور اعلی کے آخر میں گرمی کی کھپت کے منظرناموں کے لئے موزوں ہے ، ان کے پاس اعلی - کارکردگی تھرمل چالکتا اور بہترین اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت دونوں ہیں۔

4. کیمیائی اور بازی کی خصوصیات: کاربن نانوٹوبس میں بہترین کیمیائی استحکام ہوتا ہے ، سخت کیمیائی ماحول جیسے مضبوط تیزاب ، مضبوط الکلیس ، اور نامیاتی سالوینٹس کے خلاف مزاحم ہوتا ہے ، زیادہ تر کیمیکلز کے ساتھ کوئی رد عمل ظاہر نہیں کرتا ہے ، اور اس میں آکسیکرن اور سنکنرن کی شاندار مزاحمت ہوتی ہے۔ پیشہ ورانہ سطح میں ترمیم کے علاج کے بعد ، وہ مؤثر طریقے سے اجتماعی مسئلے کو حل کرسکتے ہیں ، پانی ، نامیاتی سالوینٹس اور مختلف میٹرکس مواد میں یکساں بازی حاصل کرسکتے ہیں ، بغیر کسی زیادہ منتشروں کو شامل کیے ، اور بازی استحکام 72 گھنٹوں سے زیادہ تک پہنچ سکتا ہے۔

5. ماحولیاتی خصوصیات: کاربن نانوٹوبس خود غیر - زہریلا ، بے ذائقہ ، اور بین الاقوامی ماحولیاتی تحفظ اور حفاظت کے معیارات کی تعمیل کرتے ہوئے ، دھول آلودگی کا کوئی خطرہ نہیں ہیں۔ روایتی کنڈکٹو کاربن بلیک کی کوتاہیوں کے مقابلے میں ، جو دھول آلودگی کا شکار ہے اور کچھ میں دھات کی بھاری نجاست ہوتی ہے ، وہ اعلی - اختتام اور ماحولیاتی تحفظ کی مصنوعات کی ضروریات کے لئے زیادہ موزوں ہیں ، اور طبی استعمال اور کھانے سے متعلق رابطے سے متعلق صحت سے متعلق منظرناموں پر بھی اس کا اطلاق کیا جاسکتا ہے۔

iii. کاربن نانوٹوبس کے بنیادی ایپلی کیشن فیلڈز

کارکردگی کے جامع فوائد پر انحصار کرتے ہوئے ، کاربن نانوٹوبس نے آہستہ آہستہ روایتی کوندکٹو اور تقویت دینے والے مواد کی جگہ لے لی ہے ، اور مختلف اعلی- اختتامی صنعتوں کو اپ گریڈ کرنے کے لئے بنیادی معاون مواد بن گیا ہے۔ ان کے اطلاق کے منظرنامے مستقل طور پر پھیل رہے ہیں ، جس میں سائنسی تحقیق سے لے کر بڑے پیمانے پر پیداوار تک ، اور سول ہائی - سے قومی دفاع اور فوجی صنعت تک بہت سے شعبوں کا احاطہ کیا جارہا ہے۔

1. نیا توانائی کا فیلڈ: بنیادی فنکشنل مواد کے طور پر ، یہ لتیم بیٹریاں ، سپرکاپاسیٹرز اور ایندھن کے خلیوں جیسی مصنوعات میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ لتیم بیٹریوں میں ، اس کو چارجنگ اور خارج ہونے والی کارکردگی ، سائیکل زندگی اور توانائی کی کثافت کو بہتر بنانے کے ل a کنڈکٹو ایڈیٹیو کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے ، اس درد کے نقطہ کو حل کرتے ہیں کہ روایتی کوندکٹو ایجنٹوں میں بڑی مقدار میں اضافہ ہوتا ہے اور بیٹری انرجی کثافت کو متاثر کرتا ہے۔ سپرکاپیسٹرز میں ، یہ برقی چالکتا اور توانائی کے ذخیرہ کرنے کی کارکردگی کو بڑھا سکتا ہے۔ ایندھن کے خلیوں میں ، اسے اتپریرک کیریئر کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے تاکہ کاتالک سرگرمی اور استحکام کو بہتر بنایا جاسکے۔

2۔ صحت سے متعلق الیکٹرانکس فیلڈ: اینٹیسٹیٹک ، برقی مقناطیسی شیلڈنگ ، چپ گرمی کی کھپت ، اور لچکدار الیکٹرانکس جیسے منظرناموں کے لئے موزوں۔ اس کا استعمال اینٹیسٹیٹک کوٹنگز اور برقی مقناطیسی شیلڈنگ مواد تیار کرنے ، الیکٹرانک مصنوعات کی سطح پر جامد بجلی کو کم کرنے ، برقی مقناطیسی شیلڈنگ اثر کو بہتر بنانے اور صحت سے متعلق الیکٹرانک اجزاء کے آپریشن استحکام کو یقینی بنانے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ چپ گرمی کی کھپت کے مواد کے طور پر ، یہ جلدی سے چپ گرمی برآمد کرسکتا ہے اور چپ سروس لائف کو بڑھا سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں ، اس کا استعمال لچکدار کنڈکیٹو فلموں ، فیلڈ - اثر ٹرانجسٹرس وغیرہ تیار کرنے کے لئے کیا جاسکتا ہے ، جس سے لچکدار الیکٹرانکس انڈسٹری کی ترقی میں مدد ملتی ہے۔

3. اعلی درجے کی جامع مواد کا فیلڈ: پولیمر جامع مواد (پلاسٹک ، ربڑ ، ریشوں) ، میٹل میٹرکس جامع مواد ، اور سیرامک ​​میٹرکس جامع مواد کی کمک اور ترمیم کے لئے استعمال کیا جاتا ہے ، میکانکی طاقت ، بجلی کی چالکتا ، تھرمل چالکتا اور مادوں کی مزاحمت کو بہتر بنانا۔ یہ ایرو اسپیس کے اجزاء ، آٹوموٹو لائٹ ویٹ پارٹس ، اعلی - اختتامی سازوسامان کی کاسنگز وغیرہ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے ، جس میں ہلکا پھلکا اور اعلی {{4} materials مواد کی کارکردگی میں اپ گریڈنگ کا احساس ہوتا ہے۔

4. سائنسی تحقیقی میدان: نانوومیٹریل ریسرچ کے بنیادی کیریئر کی حیثیت سے ، یہ یونیورسٹیوں اور سائنسی تحقیقی اداروں میں لیبارٹری ریسرچ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے ، جس میں کاربن نانوومیٹریز کی کارکردگی ، نئے فنکشنل مواد کی ترقی ، الیکٹرانک ٹرانسمیشن میکانزم کی تحقیق ، اور بائیو میڈیسن (منشیات کی ترسیل کے کیریئر) کی تحقیق شامل ہے۔

5. دوسرے فیلڈز: اس کا استعمال اعلی - کو ختم کرنے اور - مزاحم اور اینٹی - سنکنرن کوٹنگز پہننے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، جو طباعت شدہ الیکٹرانکس اور اعلی -} کے اختتام کے تحفظ کی ضروریات کے مطابق ہے۔ ماحولیاتی جذباتی مواد کے طور پر ، یہ ماحولیاتی حکمرانی میں مدد کرتے ہوئے ، بھاری دھاتوں اور آلودگیوں کے جذب کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں ، یہ قومی دفاع اور فوجی صنعت اور خلائی تلاش جیسے اعلی - اختتامی شعبوں میں بھی ناقابل تلافی کردار ادا کرتا ہے۔

iv. صنعتی ترقی اور کاربن نانوٹوبس کی تکنیکی مدد

عالمی سطح پر - اختتامی صنعت میں تیزی سے اپ گریڈ کرنے کے ساتھ ، کاربن نانوٹوبس کی مارکیٹ کی طلب میں اضافہ جاری ہے ، اور صنعت کی ترقی آہستہ آہستہ "لیبارٹری ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ" سے "بڑے- پیمانے پر بڑے پیمانے پر پیداوار اور اپنی مرضی کے مطابق استعمال میں تبدیل ہو رہی ہے۔ بنیادی ٹیکنالوجیز اور بڑے - پیمانے کی پیداوار کی صلاحیت کی پیشرفت کاربن نانوٹوبس کی مقبولیت اور اطلاق کو فروغ دینے کی کلید بن گئی ہے۔

فی الحال ، گھریلو کاربن نانوٹوب انڈسٹری نے آزادانہ کامیابیاں حاصل کیں ، جس نے اعلی - اختتامی کاربن نانوٹوبس کے میدان میں غیر ملکی کاروباری اداروں کی لمبی لمبی- اصطلاح کی اجارہ داری کو توڑ دیا ہے۔ ان میں سے ، مکمل -} چین تکنیکی طاقت کے حامل کاروباری اداروں نے بنیادی تکنیکی مسائل پر قابو پالیا ہے جیسے "الٹرا - عمدہ ذرہ سائز" ، "ہائی - استحکام بازی" اور "بڑے {{6- پیمانے پر بڑے پیمانے پر پیداوار" سے ایک مکمل صنعتی سلسلہ تیار کرتے ہوئے ، "اعلی - stablibility stiblibilabused 7} stable stiblibilabuse" اور "بڑے {6- پیمانے پر بڑے پیمانے پر تحقیق" پیداوار ، عین مطابق جانچ اور اپنی مرضی کے مطابق خدمات کے لئے۔

گھریلو کاربن نانوٹوب فیلڈ میں ایک معروف انٹرپرائز ، شینڈونگ تنفینگ کو ایک مثال کے طور پر ، ایک پیشہ ور آر اینڈ ڈی ٹیم پر انحصار کرتے ہوئے اوسطا 12 سال سے زیادہ کے تجربے کے ساتھ ، اس نے 30 سے ​​زیادہ آزاد ایجاد پیٹنٹ جمع کیے ہیں۔ اس نے آزادانہ طور پر خصوصی سطح میں ترمیم اور صحت سے متعلق طہارت کے عمل تیار کیے ہیں ، جو کاربن نانوٹوبس کی ذرہ سائز ، مزاحمتی اور بازی کی کارکردگی کو درست طریقے سے ایڈجسٹ کرسکتے ہیں۔ اس نے بین الاقوامی سطح پر معیاری خصوصی پروڈکشن بیس بنایا ہے ، جو مکمل طور پر بند - لوپ پروڈکشن لائنوں سے لیس ہے ، جس میں سالانہ پیداوار کی گنجائش 1000 ٹن ہے ، جس میں مستحکم بیچ کی کارکردگی کو یقینی بنانے کے لئے مکمل - عمل ذہین کنٹرول کا احساس ہوتا ہے۔ اس نے صنعت میں انتہائی پیشہ ورانہ ٹیسٹنگ سینٹر تیار کیا ہے ، جس میں درآمدی اعلی - صحت سے متعلق جانچ کے سازوسامان کے ایک مکمل سیٹ سے لیس ہے ، تاکہ مصنوعات کے معیار کو یقینی بنانے کے لئے 18 کلیدی اشارے کی جامع جانچ کی جاسکے۔ ایک ہی وقت میں ، یہ "ایک - on - ایک" ایک "اپنی مرضی کے مطابق خدمات اور مکمل - مختلف صنعتوں کی ذاتی ضروریات کو اپنانے اور مختلف شعبوں میں کاربن نانوٹوبس کے اطلاق کو فروغ دینے کے لئے تکنیکی مدد فراہم کرتا ہے۔

مستقبل میں ، ٹکنالوجی کی مستقل تکرار اور پیداواری لاگت کی مزید اصلاح کے ساتھ ، کاربن نانوٹوب آہستہ آہستہ زیادہ وسط - سے -} - اختتامی منظرناموں میں ، صنعتی اپ گریڈ کو حاصل کرنے کے ل traditional روایتی مواد کی جگہ لے کر داخل ہوں گے۔ ایک ہی وقت میں ، ابھرتے ہوئے شعبوں میں جیسے کاربن - پر مبنی چپس ، بائیو میڈیسن اور اسپیس ایکسپلوریشن میں ، ان سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ درخواست کی نئی جگہیں کھولیں گے اور نانو سائنس اور ٹکنالوجی اور اعلی - اختتامی مینوفیکچرنگ کی مربوط ترقی کو متحرک کرنے کی بنیادی قوت بنیں گے۔