탄소 나노튜브(CNT)는 탄소 원자로 구성된 원통형 구조로, 직경과 길이가 마이크로미터에서 센티미터에 이르는 나노미터 크기의 원통형 구조가 특징입니다. 이 소재는 뛰어난 기계적 강도, 전기 전도성, 열적 특성을 지니고 있어 다양한 응용 분야에서 가치가 있습니다.
탄소 나노튜브의 화학적 구성:
1. 원자 구조:
탄소 나노튜브는 탄소 원자로만 이루어져 있습니다. 나노튜브의 각 탄소 원자는 SP2 혼성화되어 있는데, 이는 다른 탄소 원자 3개와 평면에서 공유 결합하여 육각형 격자를 형성한다는 의미입니다. 이 구조는 탄소 원자 층이 육각형으로 배열된 흑연과 유사합니다. 그러나 흑연과 달리 CNT의 탄소 원자 시트는 매끄러운 원통형으로 말려 있습니다.2. 탄소 나노튜브의 종류:
- 탄소 나노튜브에는 크게 세 가지 유형이 있습니다:
- 단일벽 탄소 나노튜브(SWCNT): 단일 그래핀 시트를 튜브에 말아서 구성.
- 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT): 여러 개의 동심원형 그래핀 실린더가 서로 중첩된 구조로 이루어져 있습니다.
벽이 거의 없는 탄소 나노튜브(FWCNT):
MWCNT와 유사하지만 그래핀 실린더의 층이 몇 개만 있습니다.각 유형은 배열과 층 수의 차이로 인해 기계적, 전기적, 열적 특성에 영향을 미치기 때문에 약간씩 다른 특성을 가집니다.
3. 합성 방법:
탄소 나노튜브는 일반적으로 화학 기상 증착(CVD), 아크 방전, 레이저 제거와 같은 방법을 사용하여 합성됩니다. CVD는 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나로, 탄화수소 가스가 금속 촉매 입자 위에서 고온으로 분해되어 나노튜브가 성장하는 방식입니다.4. 기능화 및 정제:
합성 후 CNT는 다른 재료와의 호환성을 높이고 불순물을 제거하기 위해 기능화 및 정제 과정을 거치는 경우가 많습니다. 기능화에는 나노튜브 표면에 화학 그룹을 부착하여 특성을 변경하고 다양한 매트릭스에서의 분산을 개선할 수 있습니다.
5. 응용 분야:
