Les nanotubes de carbone, salués comme un matériau conducteur haute performance, présentent une structure unique et des performances exceptionnelles. Il s'agit d'un matériau quantique unidimensionnel formé en lançant des couches de graphène simples ou multiples autour d'un axe central à un angle d'hélice spécifique. Depuis sa découverte par Sumio Ijima en 1991, ce matériel a attiré beaucoup d'attention en raison de son excellente conductivité électrique.
Le rapport d'aspect et la pureté carbone des nanotubes de carbone sont des indicateurs clés de leur conductivité électrique et affectent directement les performances globales du produit. Les nanotubes de carbone avec des diamètres plus fins et des longueurs plus longues ont également une meilleure conductivité électrique.
Les nanotubes de carbone (CNT) démontrent des performances exceptionnelles dans plusieurs aspects:
Propriétés mécaniques: son élasticité et sa ténacité extrêmement élevées permettent aux nanotubes de carbone d'avoir un module de Young près de six fois celui de l'acier et une résistance à la traction 100 fois celle de l'acier. Cela en fait le matériau avec la résistance spécifique la plus élevée dans la nature à l'heure actuelle.
Propriétés électriques: En termes de conductivité électrique, les nanotubes de carbone sont significativement supérieurs aux matériaux tels que le graphène et le noir de carbone. De plus, sa conductivité électrique augmentera davantage à mesure que le diamètre du tuyau devient plus mince et que la longueur augmente.
Conductivité thermique: les nanotubes de carbone ont une conductivité thermique extrêmement élevée, atteignant deux fois celle du diamant à température ambiante. Sa conductivité thermique axiale est excellente, tandis que sa conductivité thermique radiale est relativement médiocre. Cette caractéristique lui permet d'être synthétisée en matériaux conducteurs thermiques anisotropes.
Stabilité chimique: les nanotubes de carbone présentent une résistance à l'acide et à l'alcali, ce qui permet à leur application de composites de polymère pour améliorer la résistance à l'acide et la résistance à l'oxydation des matériaux.
Performance d'intercalation au lithium: les cavités creuses, les lacunes intertubes, les vides intercouches des parois du tube et les défauts structurels dans les nanotubes de carbone fournissent tous un espace de stockage abondant et des canaux de transmission pour les ions lithiums, ce qui leur permet de performer exceptionnellement bien dans les performances d'intercalation du lithium.