Karbon nanotüpler (CNT’ler), tek bir grafen tabakasının (tek duvarlı karbon nanotüpler, SWCNT’ler) yuvarlanması veya birden fazla grafen tabakasının (çok duvarlı) yuvarlanması yoluyla meydana gelen hibridize karbon atomlarının altıgen bir şekilde düzenlemesinden oluşan silindirik büyük moleküllerdir.
Karbon atomlarının birbirlerine altıgen oluşturacak şekilde bağlı olduğu yapı yani grafen katlandığında tüp şeklini alır. Bu esnada altıgenler tüp eksenine paralel veya spiral şekilde desenler oluşturabilir. Bu yapılara karbon nanotüpler denilir. Karbon nanotüpler (CNT-Carbones NanoTubes), malzeme biliminde ve nanoteknolojide pek çok alanda yeni bir çağ açmaktadır.
Dairesel çubuk şeklindeki karbon nano yapılar, nanobilim ve nanoteknolojideki birçok uygulamada potansiyel olarak faydalı olmayı sağlayacak yepyeni özelliklere sahiptir. Nanotüplerin çapı veya altıgenlerin dizilimi nanotüplerin elektrik akımını iletme özelliğini etkiler.
Çelikten daha hafif ve sağlam nanotüpler sayesinde çok küçük boyutlarda elektronik cihazların üretilmesi mümkün olmaktadır.
- Kesin yüzey yerleri,
- sertlikleri,
- güçleri ve
- dayanıklılıkları
çeşitli alanlarda kullanımları için karbon nanotüpleri ideal hale getirmektedir.
Karbon Nanotüplerin Yapısı Nedir?
Karbon Nanotüpler (CNT’ler), tek boyutlu tübüler bir yapıya sahip dev fullerenler olarak kabul edilebilir. CNT’ler yüksek bir en boy oranına sahiptir ve uzunlukları küçük çaplarından milyonlarca kat daha büyük olabilir. CNTs tüm karbon atomu sp 2 hibridize ve eşit CNT yan duvar yüzeyini kaplar altı üyeli halkaları oluşturmak için birbirine bağlı olmasıdır. Grafitten farklı olarak, mükemmel bir CNT’de sarkan karbon bağları yoktur.
Karbon Nanotüpler Nasıl Sınıflandırılmaktadır?
Karbon Nanotüpler (CNT’ler), grafen tabaka sayısına göre aşağıdaki gibi sınıflandırlabilir.
- tek duvarlı nanotüpler,
- çift duvarlı nanotüpler ve
- çok duvarlı nanotüpler (iç içe geçmiş tüpler)
Tek Duvarlı Nanotüpler (SWNT’ler)
Tek duvarlı nanotüplerin (SWNT) çapı 1 nm’ye yakın bir çapa sahiptir ve tüp uzunluğu çaplarından binlerce kat daha büyük olabilir. Uzunluk santimetreye kadar olan tek duvarlı nanotüpler üretilmiştir. Bir SWNT’nin yapısı, grafen olarak bilinen tek atom kalınlığında bir karbon tabakasının kesintisiz bir silindire sarılmasıyla öngörülebilir.
Grafen tabakasını sarma yaklaşımı kiral vektör olarak bilinen indekslerin (n, m) bir kombinasyonu ile çizilir. N ve m tam sayıları, grafenin petek boşluk kafesi içindeki iki yönde birim vektörlerin sayısını belirtir. n= 0 ° ile m = 0 olduğu varsayılarak, nanotüplere “zikzak” denir. N = 30 = 30 ° ile m’ye eşitse, nanotüplere “koltuk” denir. Aksi takdirde, 0 <θ <30 ° ile “kiral ”olarak bilinir (m ve n aynı olmadığında)
Çok duvarlı karbon Nanaotüpler (MWNT)
Çok duvarlı nanotüpler (MWNT’ler), çeşitli çaplarda konsantrik SWNT’lerin bir toplanması olarak düşünülebilir. Bu yapıların uzunluğu ve çapı, SWNT’lerden büyük ölçüde zıttır ve açıkçası, özellikleri de çok farklıdır. MWNT’lerin yapılarını tasvir etmek için kullanılabilecek iki model vardır.
Grafit tabakalarının eşmerkezli odalarda (daha büyük tek duvarlı bir nanotüp içinde tek duvarlı nanotüp) düzenlenmesi durumunda, Rus bebek modelidir, oysa parşömen modelinde, tek bir grafit tabakası kendi etrafında yuvarlanır , parşömen kaydırma veya toplu gazete gibi. Katmanlar arası mesafe, grafitteki grafen tabakaları arasındaki mesafeye yakındır
Karbon Nanotüplerin Üretim Teknikleri Nelerdir?
- Ark deşarjı,
- lazer ablasyonu,
- kimyasal buhar biriktirme,
- elektroliz ve bilyalı öğütme
de dahil olmak üzere toplu olarak nanotüp üretmek için çeşitli teknikler geliştirilmiştir.
Yaklaşık 20 yıl önceki ilk gözlemlerden bu yana, karbon nanotüpler, önemli araştırmaların odak noktası haline gelmiştir. Birçok araştırmacı, bu yeni gelişmiş karbon nano malzemeleri üzerine çalışmış ve dikkate değer fiziksel ve kimyasal özellikler bildirmiştir.
Karbon nanotüpler, yeni malzeme sistemlerinin geliştirilmesi için muhteşem fırsatlar sunmaktadır.