カーボンナノチューブ（CNT）は、その機械的、電気的、熱的、化学的特性のユニークな組み合わせにより、特別な存在となっている。これらの特性は、その構造と混成状態に直接影響される。このためCNTは、構造材料からエレクトロニクス、生物医学に至るまで、幅広い用途に汎用されている。
ナノチューブはなぜ特別なのか？明らかになった5つの主要特性
1.機械的強度
CNTは驚異的な機械的強度を示す。鋼鉄や他の工業繊維よりも何倍も強い。この高い強度は、炭素原子が六角形の格子状に配置された円筒構造に起因する。炭素格子内の強い共有結合が、その卓越した引張強度と剛性に寄与している。このため、航空宇宙部品、自動車部品、防弾チョッキのような防護具などの用途の複合材料として理想的である。
2.電気伝導性と熱伝導性
CNTはその優れた電気伝導性で知られている。これは、ナノチューブの構造を調整することで調整することができる。キラリティ（六角形格子における炭素原子の配列）によって、CNTは金属性にも半導体性にもなる。この可変性により、トランジスタ、センサー、導電性フィルムなど、さまざまな電子デバイスへの利用が可能になる。さらに、CNTは熱伝導率が高く、効率的な熱放散を必要とする用途に有用である。
3.化学的特性と機能化
CNTの表面特性は官能基化によって変えることができる。これには、ナノチューブ表面に特定の化学基を結合させることが含まれる。このプロセスは、他の材料との適合性を高め、溶解性、反応性、生体適合性を変えることができる。機能化されたCNTは、ドラッグデリバリーシステム、バイオセンサー、触媒担体など、様々な用途に使用されている。
4.汎用性と拡張性
CNTの合成は広く研究されている。プラズマエンハンスト化学気相成長法（PECVD）などの技術が一般的に用いられている。これらの製造方法のスケーラビリティと、様々な後処理技術によってCNTの特性を調整する能力により、CNTは大規模な産業用途に非常に適応しやすくなっている。
5.ナノ粒子の特性
ナノ粒子としてのCNTは、同じ材料の大きな粒子とは大きく異なる特性を示す。CNTの表面積と体積の比が大きいため、反応性や環境との相互作用が高まる。これは、不均一系触媒や廃水処理など、界面相互作用が重要な用途において極めて重要である。
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