Als ein dimensionales Dirac-Material haben Kohlenstoff nanoröhren keine effektive Masse für Elektronen und Löcher, wodurch ihre Träger mobilität bis zu 100. 000 cm2/(V · s) beträgt. Felde ffekt transistoren aus Kohlenstoff nanoröhren weisen ideale ballistische Transporte igen schaften auf und haben sich im Vergleich zu Metalloxid-Halbleiter (MOS) auf Silizium basis um mehrere Größen ordnungen verbessert. Transistoren in Bezug auf Stromdichte, Schalt geschwindigkeit, Schalt verhältnis, Mobilität und andere Indikatoren. Gerade aufgrund dieser hervorragenden elektrischen Eigenschaften sind Kohlenstoff nanoröhren zu idealen Kandidaten materialien in High-End-Halbleiter feldern wie integrierten Schaltkreisen, opto elektronischen Geräten und Smart Storage geworden. Neben den elektrischen Eigenschaften haben auch die thermischen und mechanischen Leistungs indikatoren von Kohlenstoff nanoröhren die Grenzen bestehender Materialien erreicht. Aufgrund des mittleren freien Pfades von Phononen auf Mikron ebene kann die Wärme leitfähig keit von Kohlenstoff nanoröhren 6600 W/(m · K) erreichen, und sie haben auch eine aus gezeichnete Interphasen-Wärme übertragungs leistung. Dies kann eine ausreichende Wärme ableitung intensität für elektronische Geräte mit hoher Leistungs dichte bereitstellen. In Bezug auf die mechanischen Eigenschaften haben Kohlenstoff nanoröhren die Eigenschaften Super festigkeit, Super modul und Super zähigkeit: Die Zug festigkeit einer einzelnen Kohlenstoff nano röhre kann 100 GPa erreichen. Der Young-Modul erreicht 1 TPa und die Fraktur belastung beträgt bis zu 17%. Die Bündel aus Kohlenstoff nanoröhren mit perfekter Struktur können auch ähnliche mechanische Indikatoren beibehalten.
Daher haben Kohlenstoff nanoröhren auch breite Anwendungs aussichten in den Bereichen superstarke Fasern, Luft-und Raumfahrt und militärische Fertigung. Als ein dimensionales Nano material mit einem sehr hohen Seiten verhältnis benötigen Kohlenstoff nanoröhren nur eine geringe Zugabe, um die Perkolations schwelle in Verbund werkstoffen zu erreichen. Dadurch wird die thermische und elektrische Leitfähig keit des Verbund netzes stark verbessert und große Vorteile in Anwendungen wie transparenten leitfähigen Filmen und elektrischen Heiz vorrichtungen gezeigt.
Allerdings, Für die Anwendung von Kohlenstoff nanoröhren in hochmodernen Bereichen wie Halbleiter auf Kohlenstoff basis, supers tarke Fasern und transparente leitfähige Filme, die größte Herausforderung besteht derzeit darin, dass es immer noch unmöglich ist, eine genaue Kontrolle der Kohlenstoffnanoröhren-Struktur im vollständigen Sinne zu erreichen, insbesondere die kontroll ierbare Vorbereitung von defekt freien Strukturen makros kopi scher Länge. Die hochs elektive Herstellung von Kohlenstoff röhren vom Halbleiter typ und die Massen vorbereitung von makros kop ischen Kohlenstoff nanoröhren.
Als spezielles kristallines Material führt das Vorhanden sein von Struktur fehlern in Kohlenstoff nanoröhren dazu, dass die makros kopische Leistung stark abnimmt. Im Vergleich zu anderen Arten von Kohlenstoff nanoröhren sind horizontale Anordnungen von Kohlenstoff nanoröhren mit relativ perfekten Strukturen und makros kop ischen Längen leichter zu erhalten, da sie einem freien Wachstums muster auf einem flachen Substrat folgen. Darüber hinaus haben Felder wie Halbleiter chips höhere Anforderungen an die strukturelle Selektivität von Kohlenstoff nanoröhren gestellt. Beispiels weise erfordern Kohlenstoff nanoröhren, die zur Herstellung von Halbleiter chips verwendet werden, eine extrem hohe Kohlenstoffnanoröhren-Selektivität vom Halbleiter typ, hoch gleichmäßige Rohr durchmesser und eine hohe Array-Dichte. Die Herstellung von superstarken Kohlenstoff nanoröhren fasern erfordert, dass die Kohlenstoff rohr monomere makros kopische Längen und nahezu perfekte Strukturen aufweisen.
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