カーボンナノチューブ特性

カーボンナノチューブは、炭素原子が六角形に配置されたグラファイトシートを筒状に巻いた形をしているが、巻き方（カイラリティ）で性質が大きく変化する。CNTは、①先端直径に対して長さが非常に長いためアスペクト比が大きい、②直径の大きさやグラファイト・シートの巻きつき方の違いで半導体的になったり金属的になったりする独特な電気的特性を示す、③電気特性・熱伝導性が高い、④機械的特性が高いなどの様々な特徴がある。

• 超微細/軽量 ： ナノサイズ/アルミ半分の重さ
• 高機械的強度 ： 鋼鉄の約100倍
• 高導電性 ： 銅の約千倍、銀よりも高い
• 高熱伝導性 ： 銅の約10倍、ダイヤモンドより高い
• 高融点 ： 3000度以上（無酸素状態）
• 柔軟性 ： 非常に柔軟で、曲げ伸ばしにも強い
• 化学安定性 ： 薬品反応にも安定
• 温度安定性 ： 温度変化にも安定
• 高腐食性 ： 耐食性に優れている
• 高摺動性 ： 摺動性に優れている

 

特性	具体例
形態／大きさ	アスペクト比が非常に大きなナノサイズの凝集体 ・SWNT（直径0.5～3nm、長さ～10µm）のバンドル構造 ・MWNT（直径5～100nm、長さ～20µm） 嵩密度は0.02～0.15g/cm3と非常に小さい
化学的	sp2混成軌道の炭素原子で構成され、化学的、熱的に極めて安定 粒子表面は疎水性 真密度は1.3～1.4g/cm3で通常の樹脂並み
電気的	電流密度は1GA/cm2で銅の100倍 電子移動度はシリコンの70倍 SWNTは金属と半導体の混合物、MWNTは金属導電性 電子放出特性に優れる
機械的	引張り強度は50～70GPaで鋼の100倍 引張り弾性率は2000～5000GPa 柔軟で弾力性、可撓性、摺動性に富む
熱的	熱伝導は2000～3000W/mKで銅の10倍、ダイヤモンドの3倍
光学的	屈折率は1.5～1.6 色調は黒っぽいがニュートラル