奈米碳管(Nanotube)(2)

奈米碳管(Nanotube)(2)
國立台灣師範大學化學研究所碩士班黃邦齊/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

奈米碳管(CNTs)是碳的一種同素異形體，他的長度與直徑比例超過一百萬。這種圓筒形碳分子有新穎的性能，使它們在許多方面如奈米技術、電子學、光學、材料科學及其他領域都非常有用。他們顯現出非凡的強度和獨特的電學性能，且是一種高效率的導熱物質。無機納米管也被合成。

奈米碳管結構類似富勒烯(fullerene)，巴克球是球狀，而奈米碳管是圓柱形。奈米碳管的直徑約在幾毫微米（約人類頭髮的1/50000寬度），而長度卻可達到數毫米長。按照管子的層數不同，可分類為單壁碳納米管（單壁納米碳管）和多壁碳納米管（碳納米管）。

由於奈米碳管中碳原子採取SP²混成軌域，相比SP³混成軌域，SP²混成中S軌道成分比較大，使奈米碳管具有高強度。
奈米碳管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。目前在工業上常用的增強型纖維中，決定強度的一個關鍵因素是長度和直徑之比。目前材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1，而奈米碳管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材料。2000年10月，美國賓州州立大學的研究人員稱，奈米碳管的強度比同體積鋼的強度高100倍，重量卻只有後者的1/6到1/7。奈米碳管因而被稱「超級纖維」。
莫斯科大學的研究人員曾將奈米碳管置於1011 Pa的水壓下(相當於水下18000公里深的壓強)，由於巨大的壓力，奈米碳管被壓扁。撤去壓力後，奈米碳管像彈簧一樣立即恢復了形狀，表現出良好的韌性。這啟示人們可以利用奈米碳管製造輕薄的彈簧，用在汽車、火車上作為減震裝置，能夠大大減輕重量。此外，奈米碳管的熔點是目前已知材料中最高的。