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      ?單壁碳納米管 (SWCNT) 是一維的碳納米管，看起來(lái)像規(guī)則的六邊形晶格，無(wú)限延伸成一個(gè)空心的圓柱管。石墨烯，碳的同素異形體，被用來(lái)制造碳納米管。單壁碳納米管由單層的石墨烯原子卷成直徑小于1納米的管子。這使得它非常微小。

      碳納米管（CNT）的分子鍵由sp2雜化的碳組成，這在富勒烯中也存在。由于其活潑性，單壁碳納米管在眾多技術(shù)領(lǐng)域中具有無(wú)限的應(yīng)用。單壁碳納米管是碳納米管的重要品種，因?yàn)樗鼈兙哂?到2 eV的帶隙，而多壁碳納米管中則沒有。這無(wú)疑是一些緊湊型電子設(shè)備的原因之一。

      我們使用催化化學(xué)氣相沉積（CCVD）方法進(jìn)行合成，制造超純單壁碳納米管粉末和分散形式。研究人員可能希望將其用于研究目的，因此我們提供以下簡(jiǎn)單指南用于分散產(chǎn)品。我們主要向研發(fā)和教育機(jī)構(gòu)出售研究級(jí)的單壁碳納米管，同時(shí)我們也為工業(yè)界制造商業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

      彈性和強(qiáng)度：它具有蜂窩狀晶格，顯示出三個(gè)碳原子之間的強(qiáng)化學(xué)鍵。這使得它具有最強(qiáng)的鍵之一，因此對(duì)任何物理?yè)p壞具有高度的抵抗力。相比之下，當(dāng)呈 bulk 形態(tài)時(shí)，SWCNT 的強(qiáng)度是鋼的 100 倍，比鉆石更韌。

      重量：它是表現(xiàn)出強(qiáng)效性能的最輕材料。因此，它在許多電子和機(jī)械應(yīng)用中都是有利的。

      電導(dǎo)率：N和M與CNT的特定組合產(chǎn)生金屬輸出并且導(dǎo)電性高。此外，SWCNT能夠承受高達(dá)1013 A/cm2的高穩(wěn)定電流密度。另一個(gè)有趣的地方是它單獨(dú)存在缺陷。盡管如此，這種缺陷使其能夠作為晶體管工作。

      隔熱：由于具有高熱導(dǎo)率，SWCNTs適用于容易發(fā)熱的電子設(shè)備。一維熱懸掛器如果連接到高功率密度的熱點(diǎn)，可以減少?gòu)U熱。

      這些卓越的性能使單壁碳納米管成為眾多工業(yè)和研發(fā)應(yīng)用的理想選擇，并具有更廣泛使用的潛力。

單壁碳納米管的應(yīng)用

      單壁碳納米管最常見和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域包括細(xì)胞和電池、電線、導(dǎo)電膠粘劑、運(yùn)動(dòng)器材、結(jié)構(gòu)材料和航空。它還被用于催化劑載體、組織工程、輪胎用復(fù)合聚合物、汽車零件、防彈衣、防水面料和航空航天。單壁碳納米管在藥物遞送、空氣和水過濾、能量存儲(chǔ)和多功能涂層中發(fā)揮著重要作用。

如何使用單壁碳納米管（SWCNT）？

需要具備的事物：超純單壁碳納米管細(xì)粉。表面活性劑和超聲探頭。使用十二烷基苯磺酸鈉作為陰離子表面活性劑，操作人員可以使用具有更高分子量的非離子表面活性劑來(lái)要求水溶液。

程序

      在一個(gè)容器中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要取單壁碳納米管粉末。

      混合合適的溶劑與表面活性劑。

      然后將此溶液倒入SWCNT的干粉中并充分混合。

      將超聲波探頭放入混合物中。

      在進(jìn)行此過程時(shí)，請(qǐng)注意時(shí)間和功率的持續(xù)時(shí)間。不恰當(dāng)?shù)牟僮骺赡軙?huì)損壞納米管，影響它們的平均長(zhǎng)度。

      然后獲取SWCNT束混合物和懸浮的SWCNTs。

      嘗試使用超聲波破壞這些束。

      為了將納米管從束中分離出來(lái)，將溶液放入離心機(jī)中。然后以高轉(zhuǎn)速離心較長(zhǎng)時(shí)間以獲得所需的納米管。

      功能基團(tuán)在SWCNT中的分散可以不需要任何表面活性劑。

安全措施

      請(qǐng)注意，如果SWCNTs接觸到人體，可能會(huì)造成極大危害。因此，在處理該產(chǎn)品時(shí)應(yīng)極其小心。請(qǐng)按照以下說明安全處理該產(chǎn)品。

      為了保護(hù)眼睛，在處理產(chǎn)品時(shí)請(qǐng)始終佩戴護(hù)目鏡。如果產(chǎn)品直接接觸眼睛，請(qǐng)立即沖洗，并尋求專業(yè)幫助。

      不要將產(chǎn)品靠近鼻子。如果意外吸入，請(qǐng)迅速到室外呼吸新鮮空氣。由于這是一種非常細(xì)的納米粉末，它會(huì)直接進(jìn)入人的肺部，可能會(huì)影響其功能。如果吸入者失去意識(shí)，請(qǐng)進(jìn)行口對(duì)口人工呼吸，并尋求醫(yī)療幫助。

      在處理產(chǎn)品時(shí)，請(qǐng)始終使用手套。它可能會(huì)穿透皮膚，因此不要嘗試用裸手觸摸。如果它與手密切接觸，請(qǐng)立即用肥皂和水洗手。

      不要吞食。如果意外吞食，請(qǐng)用大量水漱口并立即就醫(yī)。

      始終穿戴個(gè)人防護(hù)裝備套件，以保護(hù)免受化學(xué)物質(zhì)的有害排放。

      按照政府指南安全處理殘余產(chǎn)品。

如何分散單壁碳納米管？

      單壁碳納米管應(yīng)適當(dāng)?shù)胤稚?，以充分利用其?dú)特的性能。單壁碳納米管具有很強(qiáng)的吸引力，因此需要非常強(qiáng)大和有效的分散技術(shù)。這些管子應(yīng)完全解開糾纏。

采用一個(gè)簡(jiǎn)單的流程來(lái)分散單壁碳納米管：

      首先，選擇一種分散劑，如表面活性劑、聚合物或生物分子，它們能夠與SWCNTs強(qiáng)烈相互作用。

      然后，選擇一種兼容且能有效分散的溶劑。

      接下來(lái)，將SWCNTs、分散劑和溶劑放入容器中，并使用超聲波浴或探頭超聲波器對(duì)它們進(jìn)行超聲處理。

      聲波破碎有助于分解團(tuán)塊并改善分散。

      成功的分散取決于濃度、分散劑濃度和溶劑的選擇等因素。

      一旦分散過程完成，使用光學(xué)顯微鏡、紫外可見光譜或拉曼光譜來(lái)檢查其質(zhì)量和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。這些方法有助于確定分散的一致性，是否SWCNTs分離良好，是否有任何團(tuán)塊殘留，以便在需要時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

      遵循安全協(xié)議和指南，佩戴適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)裝備（PPE），并在通風(fēng)良好的環(huán)境中工作。

單壁碳納米管的分散方法

      分散單壁碳納米管的方法分為兩類：

      物理方法依賴于機(jī)械力或能量輸入來(lái)克服范德華力并分離單壁碳納米管（SWCNTs）。

      化學(xué)方法涉及用功能基團(tuán)或分子修飾SWCNTs的表面，以增強(qiáng)其在溶劑或基質(zhì)中的溶解度或兼容性。

用于分散SWCNTs的物理方法有：

超聲波:

      超聲波處理是將高頻率聲波應(yīng)用于含有單壁碳納米管的溶液中。聲波會(huì)產(chǎn)生空化氣泡，這些氣泡落下時(shí)會(huì)產(chǎn)生高壓射流，將分子束分解并分散在溶劑中。超聲波處理可以與表面活性劑或聚合物結(jié)合使用，以提高分散效率和穩(wěn)定性。

表面活性劑輔助分散：

      表面活性劑是能夠附著在單壁碳納米管表面的獨(dú)特分子。它們?cè)谒蚱渌后w中圍繞納米管形成保護(hù)層，使其更加穩(wěn)定。表面活性劑的選擇取決于納米管的類型和數(shù)量、溶液的pH值和溫度以及它們的使用方式。一些常用的表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉（SDS）、膽酸鈉（SC）、Triton X-100和Pluronic F-127。

聚合物輔助分散：

      聚合物是長(zhǎng)鏈分子，可以包裹住SWCNTs，阻止它們聚集在一起。它們通過兩種方式之一實(shí)現(xiàn)這一功能：要么創(chuàng)建物理障礙，要么通過電排斥力。所選擇的特定聚合物取決于其大小、電荷、結(jié)構(gòu)以及使用方式。溶劑的類型和預(yù)期應(yīng)用也起作用。一些常用的用于分散的聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇（PEG）和聚苯乙烯磺酸鹽（PSS）。

化學(xué)分散SWCNTs的方法有：

酸處理：

      強(qiáng)酸如硝酸 (HNO3) 或硫酸 (H2SO4) 在高溫下使用特定時(shí)間來(lái)分散碳納米管。這個(gè)過程可以通過添加羧基 (-COOH) 或其他官能團(tuán)來(lái)改變SWCNTs的表面。這些改性使它們更親水且更具反應(yīng)性。此外，酸處理可以切割或打開納米管的末端，從而進(jìn)一步改善或改變其結(jié)構(gòu)。

共價(jià)官能化：

      共價(jià)功能化通過化學(xué)反應(yīng)將不同的基團(tuán)或分子附著到SWCNTs的表面或末端。共價(jià)功能化可以改變電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并提高其溶解或混合在不同物質(zhì)的能力。

例如，將胺(-NH2)、硫醇(-SH)、烷基(-CH2-)或芳基(-C6H5)基團(tuán)附著到SWCNTs上是共價(jià)功能化的一種常見形式。

非共價(jià)官能化：

      非共價(jià)官能化是一種在不進(jìn)行強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)的情況下連接分子或更大分子（大分子）的方法。它利用了堆疊、鍵合或吸引力等弱相互作用。它保持了原始結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的完整性。它還提高了它們與不同物質(zhì)混合的能力。例如，非共價(jià)官能化包括通過簡(jiǎn)單吸附或包裹來(lái)連接DNA、蛋白質(zhì)、肽、卟啉或酞菁。

結(jié)構(gòu)

      它們是單層石墨構(gòu)成的圓柱形結(jié)構(gòu)。它們具有與其他類型的納米管不同的獨(dú)特性質(zhì)。它們?cè)诙喾N應(yīng)用中具有重要意義。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是中心區(qū)域由sp2雜化的碳原子組成。在兩端，特定排列的五邊形和六邊形環(huán)允許石墨圓柱的適當(dāng)曲率和封閉。

      它們的直徑通常在0.7到10納米之間。大多數(shù)情況下，它們的直徑小于2納米。它們的長(zhǎng)度也各不相同，從幾納米到幾微米不等。它們具有高長(zhǎng)徑比，使其成為幾乎是一維的結(jié)構(gòu)，具有特殊的性質(zhì)。

      在單壁碳納米管（SWCNTs）中，芳香環(huán)（石墨烯晶格）的排列可以不同。這導(dǎo)致它們沿著中心軸線的不同配置。

為什么選擇我們？

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