在很大程度上,纳米级的流体运输在很大程度上是维珍领土。近年来,碳纳米管中的快速流[1-4]等新现象已经发布,或者在碳纳米管中的特殊离子转运[5],硝酸硼纳米管中的大渗透力[6]或纳米氧化石烯和石墨烯氧化物的高渗透[6] [7-9]。这些现象中的许多现象仍有合理化[10,11]。尽管在理论和数值方面进行了详尽的探索,但仍然缺乏实验输出,因为该领域的研究非常具有挑战性。然而,对纳米通道内流体运输的系统性理解,尤其是某种神秘的碳材料,是获得对纳米级级别发挥作用机制的基本见解的先决条件。的确,这些材料的流体特性对社会问题(如淡化和能量收集)产生了影响,这确实使许多希望寄希望了,因此对于确定其特定行为的物理起源至关重要。在这封信中,我们探索各种尺寸的个体碳纳米管(CNT)内部的离子传输,通常在数十个纳米范围内。,我们尤其将重点放在离子电导率及其对盐浓度的依赖性以及离子电流的波动上。我们报告了低盐浓度下电导的“不寻常”缩放行为,可以用碳表面上的氢氧化物吸附来解释。单个纳米管和实验设置。- 单个跨膜纳米管设备由此外,当前噪声的测量值强调了噪声幅度对表面电荷的密切依赖性,这表明表面吸附在离子传输的低频行为中起关键作用。结果显示,结果与硝酸硼纳米管(BNNT)的响应有很大不同,后者表现出相同的Crys-Salographich,但截然不同。
碳纳米管 (CNT) 具有一组独特的性能,例如高电流承载能力、高热导率、机械强度和极大的表面积,18 这些特性使其可用于众多应用。现在可以高效地生长高纯度的块状和表面单壁纳米管 (SWNT) 9 13,因此许多应用的生产限制似乎已经得到克服。然而,仔细观察就会发现,对于纳米管森林的许多关键应用而言,现有的生长方法所生成的森林的面积密度和性能仍然低 1 2 个数量级。以用 CNT 取代集成电路中的铜互连线为例,这是半导体路线图的一个重要里程碑。14 16 只有当 CNT 互连线的电阻低于铜时,才会使用 CNT 互连线,而这需要 CNT 面积密度至少为 2 10 13 cm 2 才能降低由量子电阻引起的串联电阻。然而,迄今为止实现的 SWNT 最高密度仅为 7·10·11 cm2,7,17 21 低了 30 倍(图 1)。散热器也存在类似的问题。虽然单个纳米管的导热系数可能与金刚石实心棒相当,3 但是,如果纳米管森林只填充了可用横截面积的 3%,实际导热系数就会低 30 倍,用处不大。22,23 为了克服这些限制,我们需要完全茂密的森林。我们在此介绍了一种催化剂设计,用于生长超高密度纳米管森林,接近所需的 2·10·13 cm2 密度,甚至可以达到更高的密度。
机械性能Young的多壁CNT模量〜1-1.2 TPA Young的单壁CNT绳索的模量〜1 tpa的单壁纳米管绳索〜60 gpa