Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) sind röhrenförmige Nanostrukturen, die durch das Aufrollen einzelner oder mehrerer Lagen Graphitplatten entstehen. Sie verfügen über einzigartige mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften und spielen daher vielfältige Rollen in materialwissenschaftlichen und technischen Anwendungen.
Erstens weisen CNTs eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit auf. Einwandige Kohlenstoffnanoröhren können eine extrem hohe Elektronenmobilität erreichen und eignen sich daher zur Verbesserung der Leitfähigkeit leitfähiger Polymere, Verbundmaterialien oder elektronischer Geräte. In Sensoren, Superkondensatoren und flexiblen elektronischen Geräten werden CNTs häufig als hocheffiziente leitfähige Netzwerke zur Verbesserung der Gesamtleistung eingesetzt.
Zweitens besitzen CNTs außergewöhnliche mechanische Eigenschaften. Ihre Zugfestigkeit und ihr Elastizitätsmodul übertreffen die von Stahl bei weitem und machen sie zu einem wichtigen Füllstoff für die Verstärkung von Verbundwerkstoffen. Das Einbringen von CNTs in Polymer- oder Metallmatrizen kann die Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit von Materialien erheblich verbessern und gleichzeitig ihre Leichtbaueigenschaften beibehalten. Dieser verstärkende Effekt wird häufig in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobil und Strukturmaterialien eingesetzt.
Darüber hinaus verfügen CNTs auch über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und chemische Stabilität, wodurch sie sich für Wärmemanagementmaterialien, Energiespeichergeräte und Katalysatorträger eignen. Im Bereich der Energiespeicherung sind CNTs aufgrund ihrer hohen spezifischen Oberfläche und leitfähigen Netzwerkstruktur ein ideales Zusatzmaterial für Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und Brennstoffzellen. Im Umwelt- und Chemiebereich können CNTs als Katalysatorträger oder Adsorbentien zur Schadstoffentfernung und Reaktionsbeschleunigung eingesetzt werden.
