نانو تيوپ هاي کربني

نانولوله هاي كربني؛ از سنتزتا كاربرد

اگر قبول كنيم كه روش هاي توليد به كمك فناوري نانو به دوران طلايي خود رسيده است بايد نانولوله هاي كربني را بچه هاي طلايي اين دوران به شمار آوريم. خواص منحصر به فرد (مكانيكي- الكترونيكي- شيميايي- مغناطيسي- ) اين مواد رويايي موجب شده است كه قابليت هاي كاربردي زيادي براي آن ها به وجود آيد. پيش بيني يك بازار 12 ميليارد دلاري در مدت 5 سال ( 2002تا 2007) حاكي از آن است نانولوله هاي كربني تأثير بيشتري از ترانزيستور در جامعه امروزي خواهند داشت.

نانولوله هاي كربني كه از صفحات كربن به ضخامت يك اتم و به شكل استوانه اي توخالي ساخته شده است در سال 1991 توسط ساميو ايجيما (از شركت NEC ژاپن) كشف شد. خواص ويژه و منحصر به

فرد آن ازجمله مدول يانگ بالا و استحكام كششي خوب از يك طرف و طبيعت كربني بودن نانولوله ها (به خاطر اين كه كربن ماده اي است كم وزن، بسيار پايدار و ساده جهت انجام فرايندها كه نسبت به فلزات براي توليد ارزان تر مي باشد) باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقيقات مهمي در كارايي و پرباري روش هاي رشد نانولوله ها باشيم. كارهاي نظري و عملي زيادي نيز بر روي ساختار اتمي و ساختارهاي الكتروني نانولوله متمركز شده است. كوشش هاي گسترده اي نيز براي رسيدگي به خواص مكانيكي شامل مدول يانگ و استحكام كششي و ساز وکار عيوب و اثر تغيير شكل نانولوله ها بر خواص الكتريكي صورت گرفته است.مي توان گفت اين علاقه ويژه به نانولوله ها از ساختار و ويژگي هاي بي نظير آن ها سرچشمه مي گيرد.

ويژگي هاي نانولوله هاي کربني

انواع نانولوله هاي کربني

روش هاي توليد نانو لوله هاي کربني

كاربردهاي نانولوله هاي کربني

چالش هاي فراوريويژگي هاي نانولوله هاي کربني

- ) اندازه بسيار كوچك (قطر كوچكتر از 4/0 نانومتر)

1-2) حالت رسانا و نيمه رسانايي آن ها بر حسب شكل هندسي شاننانولوله ها بر حسب نحوه رول شدن صفحات گرافيتي سازند شان به صورت رسانا يا نيمه رسانا در مي آيند. به عبارت ديگر از آنجا كه نانولوله ها در سطح مولكولي همچون يك باريكه سيمي در هم تنيده به نظر مي رسند اتم هاي كربن در قالب شش وجهي به يكديگر متصل مي شوند و اين الگوهاي شش وجهي ديواره هاي استوانه اي را تشكيل مي دهند كه اندازه آن تنها چند نانومتر مي باشد. زاويه پيچش نوعي نانولوله، كه به صورت زاويه بين محور الگوي شش وجهي آن و محور لوله تعريف مي شود، رسانا يا نارسانا بودن را تعيين مي كند. تحقيقات دي گري نيز نشان داده اند كه تغيير شعاع نيز امكان بستن طول باند و عايق نمودن نانولوله فلزي را فراهم مي كند. پس مي توان گفت دوپارامتر اساسي که در اين بين نقش اساسي بازي مي كنند، يكي ساختار نانولوله و ديگري قطر و اندازه آن است. بررسي هاي ديگري نشان داده اند که خصوصيات الكتريكي نانولوله ها بسته به اينكه مولكول C60 در كجا قرار داده شود از يك هادي به يك نيمه هادي و يا يك عايق قابل تغيير مي باشد. از آنجايي كه نانولوله هاي كربني قادرند جريان الكتريسته را به وسيله انتقال بالستيك الكترون بدون اصطكاك از سطح خود عبور دهند- اين جريان صد برابر بيشتر از جرياني است كه از سيم مسي عبور مي كند- لذا نانولوله ها انتخاب ايده آلي براي بسياري از كاربردهاي ميكروالكترونيك مي باشند.

1-3) برخورداري از خاصيت منحصر به فرد ترابري پرتابه اي

1-4) قدرت رسانايي گرمايي خيلي بالا

1-5) سطح جداره صاف يا قدرت تفكيك بالاسطح جداره صاف نانولوله ها باعث مي شود كه ميزان عبور گاز از درون آن ها به مراتب بيشتر از غشاهاي ميكروحفره اي معمولي كه در جداسازي گازها مورد استفاده قرار مي گيرند باشد. لذا مي توان گازهايي مانند هيدروژن و دي اكسيد كربن را با هدايت در نانولوله از هم جدا كرد. اين كه آيا نانولوله ها واقعاً مي توانند در خارج از آزمايشگاه نيز گازها را به طور انتخابي از خود عبور دهند يا نه باعث شده كه اميدهاي زيادي به توليد هيدروژن و نيتروژن از هوا باشد.

1-6) بروز خواص الكتريكي و مكانيكي منحصر به فرد در طول آن ها

1-7) مدول يانگ بالا

1-8) حساس به تغييرات كوچك نيروهاي اعمال شده اعمال فشار بر يك نانولوله مي تواند ويژگي هاي الكتريكي آن را تغيير دهد كه بسته به نوع كشش يك نانولوله مي توان رسانايي آن را افزايش يا كاهش داد. اين امر به دليل تغيير ساختار كوانتومي الكترون ها صورت مي گيرد. لذا اين امكان به فيزيكدان ها داده مي شود كه ترانسفورماتور يا دستگاه هاي انتقال دهنده بر پايه نانولوله ها بسازند كه حساسيت زيادي به اعمال نيروهاي بسيار كوچك دارند. همچنين توانايي نانولوله ها در احساس تغييرات بسيار كوچك فشار و باز تبديل اين فشار به صورت يك علامت الكتريكي مي تواند در آينده امكان ساخت سوئيچ هاي نانولوله اي حساس به تغييرات بسيار كوچك فشار را به محققان بدهد.

1-9)گسيل و جذب نور نانولوله ها مي توانند نور مادون قرمز را جذب و دفع كنند.

همچنين تزريق همزمان الكترون از يك سر و تزريق حفره از سر ديگر نانولوله كربني، موجب مي شود كه نوري با طول موج 5/1 ميكرومتر از نانولوله منتشر شود.

1-10)ضريب تحرك الكتريسيته بسيار بالانانولوله ها در دماي اتاق داراي بالاترين ضريب تحريک الكتريسته نسبت به هر ماده شناخته شده ديگري هستند.

1-11)خاصيت مغناطيسي، ممان مغناطيسي بسيار بزرگ با قرار دادن يك نانولوله در زير لايه مغناطيسي يا با افزودن الكترون يا حفره به نانولوله مي توان خاصيت مغناطيسي در نانولوله ايجاد كرد .اين خاصيت باعث مي شود كه بتوان ساخت وسايلي را پيش بيني كرد كه در آن ها اتصالات مغناطيسي و الكتريكي از هم جدا شده اند. اتصال مغناطيسي را مي توان براي قطبي كردن مغناطيسي نانولوله ها- دستكاري در اسپين ها- به كار برد و از اتصال هاي غيرمغناطيسي براي الكترودهاي ولتاژ- جريان استفاده كرد. همچنين ممان مغناطيسي آن ها نيز قابل اندازه گيري است (1/0 مگنتون بور در هر اتم كربن).

1-12) چگالي سطحي بسيار بالانانولوله ها داراي چگالي سطحي بسيار بالايي مي باشند كه باعث استحكام بالاي نانولوله مي شود. مي توان گفت اين خاصيت در اثر ريز بودن قابل توجه آن ها پديدار مي شود.

1-13) قابليت ذخيره سازي در نانولوله ها هر سه اتم كربن قابليت ذخيره يك يون ليتيم را دارند در حالي كه در گرافيت هر شش اتم كربن توانايي ذخيره يك يون ليتيم را دارند. همچنين توانايي ذخيره انرژي در نانولوله ها چند برابر حجم الكترودهاي گرافيتي است. لذا محققان اميدوارند بتوانند هيدروژن زيادي را در نانولوله ها براي كاربردهاي انرژي و پيل هاي سوختي ذخيره كنند.

1-14) داشتن خاصيت ابررسانايي نانولوله ها در دماي زير k ْ15 ابررسانا شده اند. شعاع اين نانولوله هاي ابررسانا فقط 4/0 نانومتر است. اين كشف در نانولوله هاي كربني نه تنها حيرت دانشمندان را به دنبال داشته بلكه قضايايي را كه حدود 40 سال پيش انتقال فاز را در سيستم هاي يك يا دو بعدي ممنوع مي دانستند، رد كرده است. همچنين دانشمندان دلايلي را ارائه كرده اند كه مي توان ابررسانايي دماي اتاق را در نانولوله هاي كربني يافت. آن ها بيش از 20 دليل ارائه كرده اند كه نانولوله هاي كربني از خود خواصي را نشان مي دهند كه بيانگر ابررسانايي دماي اتاق در آن هاست.

1-15) توليد ولتاژبا عبور مايع از ميان كلاف هايي از نانولوله هاي كربني تك جداره، ولتاژ الكتريكي ايجاد مي شود. از اين تكنيك براي ساخت حسگرهاي جريان مايع براي تشخيص مقادير بسيار اندك مايعات و نيز براي ايجاد ولتاژ در كاربردهاي زيست پزشكي استفاده مي شود. همچنين نشان داده شده است كه مايعات با قدرت يوني بالا ولتاژ بيشتري توليد مي كنند.

1-16) استحكام و مقاومت كششي بالاميزان افزايش نيروي گرمايي و مقاومت نانولوله ها با ريشه سوم جرم اتم ها و مولكول ها متناسب است. همچنين حرارت دادن موجب افزايش استحكام نانولوله شده و مقاومت كششي آن را شش برابر مي كند و هدايت آن نيز افزايش مي يابد. تحقيقات اخير نشان مي دهد كه در اثر برخورد اتم ها يا مولكول ها با نانولوله كربني مقاومت الكتريكي آن تغيير مي كند.

انواع نانولوله هاي کربني نانولوله ها به دو دسته تك جداره (SWNT) و چند جداره (MWNT) تقسيم مي شوند، نانو لوله هاي تك جداره نيز بر حسب آرايش اتم هاي كربني مقطع لوله به سه دسته مهم دسته صندلي (Armchair) و كايرال( chiral ) كه داراي خاصيت فلزي هستند و زيگزاگ (Zigzag) كه خاصيت نيمه رسانايي دارد، تقسيم مي شوند.

(n,0)

Zig-Zag

(n,n)

armchair

chiral

نانولوله هاي كربني تك جداره فقط از كربن و يك ساختارساده (ورقه اي از شش ضلعي هاي منظم) تشكيل شده اند. برخي پيش بيني ها حاكي از آن است كه تك جداره ها مي توانند رسانا يا نيمه رسانا باشند. اين هدايت الكتريكي بالا بستگي به هندسه دقيق اتم هاي كربن دارد. از آغاز كار روي تك جداره ها از آن ها به عنوان يك پديده تك بعدي نام برده مي شد تا اين كه اين نظريه مرحله به مرحله پيشرفت كرد. علت علاقه به اين نانولوله هاي تك جداره و تلاش براي جايگزين كردن آن ها در صنعت، بر اساس محاسبات نظري و تأثيرات آزمايشگاهي، بر خصوصيات عالي مكانيكي و رسانايي الكتريكي آن ها مانند فلزات مي باشد. البته توليد نانو لوله هاي تك جداره داراي هزينه بالايي است و توليد به همراه پايدار كردن خصوصيات آن ها در حين فراوري پليمر- نانولوله مشكل مي باشد. هر چند نانولوله هايي كه با استفاده از تكنيك لانگهوري- بلاجت كه شامل حركاتي افقي و عمودي شبيه نقاشي سنتي ژاپن مي باشد توليد شده اند، علاوه بر اين كه ثابت نگه داشته مي شوند- توسط ژلاتين و تشكيل نانوژل كربني- از لحاظ نوري نيز يكدست و همگن و از لحاظ ساختاري قابل كنترل مي باشند. بر عكس در دسترس بودن و تجاري بودن نانولوله هاي كربني چند جداره باعث شده كه پيشرفت هاي بيشتري در اين زمينه داشته باشيم تا حدي كه محصولاتي در آستانه تجاري شدن توليد شده است. به عنوان مثال از نانولوله هاي كربني چند جداره (جايگزين كربن بلك Carbon-black) در پودرهاي رنگ استفاده شده است.يكي از معايب نانولوله هاي چند جداره نسبت به تك جداره اين است كه استحكام دهي آن ها كمتر مي باشد زيرا پيوندهاي صفحات داخلي ضعيف مي باشند.

اما از آنجا كه در حال حاضر كاربردهاي نانولوله ها در تقويت پليمرها باعث بهبود خواص گرمايي و الكتريكي مي شود تا بهبود خواص مكانيكي، كاربرد نانولوله هاي كربني چند جداره بسيار زياد مي باشد. ازطرفي تكنيك هاي موجود نيز براي توليد نانولوله هاي تك جداره به اندازه كافي بازدهي ندارد و خلوص لازم را نيز به همراه نمي آورد. تخليص اين مواد بسيار زحمت آور است و در نهايت ممكن است به ساختار نانولوله صدمه نيز بزند.

روش هاي توليد نانو لوله هاي کربني

بعد از آن كه در سال 1991 ايجيما اولين نانولوله را دركربن دوده اي حاصل از تخليه قوس الكتريكي مشاهده كرد، محققان زيادي در جهت بسط و گسترش روش هاي رشد برآمده اند تا بتوانند مواد خالص تر با خواص كنترل شده مورد نظر توليد كنند. اما با آن كه روش هاي زيادي براي توليد نانولوله هاي كربني ارائه شده است، سنتز آن ها در دماي اتاق تاكنون به صورت مشكلي لاينحل باقي مانده است. دانشمندان تاكنون اين مواد را در محدوده دمايي 200 تا700 درجه سانتيگراد با بازده كمتر از 70 درصد و حتي پس از چندين بار خالص سازي با درجهخلوص حداكثر 95 -70 درصد توليد كرده اند. در زير چند روش عمده در سنتز نانولوله ها مورد بحث اجمالي قرار مي گيرد. بدون شك بهينه سازي و كنترل اين روش ها مي تواند توان بالقوه نانولوله ها را پديدار نمايد.

3-1) روش تخليه قوس

در اين روش اتم هاي كربن به وسيله عبور جريان بالا از دو قطب آندو كاتد در داخل پلاسماي گاز هليم داغ شده و بخار مي شوند.

3-2) روش تابش ليزر

در اين روش پالس هاي قوي شده اشعه ليزر به طرف يك هدف كربني كه شامل 5 درصد اتمي نيكل و كبالت است پرتاب مي شوند.

3-2) رسوب بخار شيميايي (CVD) اين روش شامل حرارت دادن مواد كاتاليزوري تا درجه حرارت هاي بالا در يك كوره لوله اي شكل و عبور يك گاز هيدروكربني در سراسر لوله براي يك مدت زمان معين مي باشد.

دو روش تخليه قوس و تابش ليزر براي زمان طولاني، روش هاي تقريباً كاملي براي توليد نانولوله هاي تك جداره بودند. اما از آنجايي كه هر دو روش مبتني بر بخار اتم هاي كربن درون محفظه كوچك هستند اولاً ميزان توليد نانولوله پايين مي باشد، ثانياً نانولوله هايي كه به صورت تبخيري تهيه مي شوند به صورت در هم پيچيده هستند؛در اين صورت براي خالص و تميز كردن آن ها با مشكل مواجه اند. روش رسوب بخار نيز با چالش هايي مواجه است چرا كه براي توليد نانولوله هاي كربني چند جداره چگالي بالايي از عيوب در ساختارشان به وجود مي آيد. اين عيوب به خاطر دماي پايين رشد مي باشد كه مقدار انرژي لازم براي بازپخت (آنيل) نانولوله و تكميل ساختارش را فراهم نمي كند. همچنين اين روش منجر به مداري شامل هر نوع نانولوله هاي هادي و نيمه هادي مي شود. همچنين رشد نانولوله ها دلخواه بوده و قطر آن ها بزرگ است در حالي كه نانولوله هاي با قطر كمتر در كليد زني مناسب ترند. با اين وجود تمركز محققان بر روي روش رسوب دهي بخار است زيرا توليد انبوه در حد كيلوگرم را ميسر مي سازد و مي توان كنترل قابل قبولي بر مكانيزم رشد داشت. كاربردهاي نانولوله هاي کربني وجود يك سري مختصات ويژه نانولوله هاي كربني، آن ها را به انتخاب ايده آلي براي بسياري از كاربردها تبديل كرده است. امروزه در روند تحقيق درباره نانولوله ها توجه و تعمق ويژه اي بر روي استفاده از آن ها در ساخت ابزارها متمركز شده است. اكثر پژوهشگراني كه در دانشگاه ها و آزمايشگاه هاي تحققاتي سرتاسر دنيا بر روي نانولوله ها كار مي كنند با خوش بيني پيش بيني مي كنند كه در آينده اي نزديك نانولوله ها كاربردهاي صنعتي وسيعي خواهند داشت.هم اكنون امكان ساخت ابزارهاي بسيار جالبي وجود دارد، اما در خصوص موفقيت تجاري آن ها، بايد در آينده قضاوت كرد. تقريباً تمام مقالات به طور ضمني به كاربرد نانولوله ها و بهره برداري تجاري از آن ها در آينده اشاره دارند. آينده كاربرد نانولوله ها در بخش الكترونيك روشن است؛ خواص الكتريكي و پايداري شيميايي بي بديل نانولوله ها به طور قاطع ما را به سمت استفاده از اين خواص سوق خواهد داد. بنابراين در ادامه به شرح چند مورد از حوزه هاي مهم كاربرد نانولوله ها مي پردازيم.

4-1) ترانزيستورها

نانولوله ها در آستانه كاربرد در ترانزيستورهاي سريع هستند، اما آن ها هنوز هم در اتصالات داخلي استفاده مي شوند. بسياري از طراحان دستگاه ها تمايل دارند به پيشرفت هايي دست يابند كه آن ها را به افزايش تعداد اتصالات داخلي دستگاه ها در فضاي كوچك تر، قادر نمايد. ترانزيستورهاي ساخته شده از نانولوله ها داراي آستانه مي باشند (يعني سيگنال بايد از يك حداقل توان برخوردار باشد تا ترانزيستور بتواند آن را آشكار كند) كه مي توانند سيگنال هاي الكتريكي زير آستانه را در شرايط اختلال الكتريكي يا نويزآشكار و رديابي نمايند. همچنين از آنجايي كه ضريب تحرك، شاخص حساسيت يك ترانزيستور براي كشف بار يا شناسايي مولكول مجاور مي باشد، لذا ضريب تحرك مشخص مي كند كه قطعه تا چه حد مي تواند خوب كار كند. ضريب تحرك تعيين مي كند كه بارها در يك قطعه چقدر سريع حركت مي كنند و اين نيز سرعت نهايي يك ترانزيستور را تعيين مي نمايد.لذا اهميت استفاده از نانولوله ها و توليد ترانزيستورهاي نانولوله اي با داشتن ضريب تحرك برابر با 100 هزار سانتيمتر مربع بر ولت ثانيه در مقابل سيليكون با ضريب تحرك 1500 سانتيمتر مربع بر ولت ثانيه و اينديم آنتيمونيد (بالاترين ركورد بدست آمده تا به امروز) با ضريب تحرك 77 هزار سانتيمتر مربع بر ولت ثانيه بيش از پيش مشخص مي شود.

4-2) حسگرها

حسگرها ابزارهايي هستند كه تحت شرايط خاص، از خود واكنش هاي پيش بيني شده و مورد انتظار نشان مي دهند. شايد دماسنج را بتوان جزء اولين حسگرهاي كه بشر ساخت به حساب آورد. با توجه به وجود آمدن وسايل الكترونيكي و تحولات عظيمي كه در چند دهه اخير و در خلال قرن بيستم به وقوع پيوسته است، امروزه نياز به ساخت حسگرهاي دقيق تر، كوچك تر و با قابليت هاي بيشتر احساس مي شود.حسگرهايي كه امروزه مورد استفاده قرار مي گيرند، داراي حساسيت بالايي هستند به طوري كه به مقادير ناچيزي از هر گاز، گرما يا تشعشع حساسند. بالا بردن درجه حساسيت، بهره و دقت اين حسگرها نياز به كشف مواد و ابزارهاي جديد دارد. با آغاز عصر نانوفناوري، حسگرها نيز تغييرات شگرفي خواهند داشت. يكي از نامزدهاي ساخت حسگرها، نانولوله ها خواهند بود. با نانولوله ها مي توان، هم حسگر شيميايي و هم حسگر مكانيكي ساخت. به خاطر كوچك و نانومتر بودن ابعاد اين حسگرها، دقت و واكنش آن ها بسيار زياد خواهد بود، به گونه اي كه حتي به چند اتم از يك گاز نيز واكنش نشان خواهند داد.تحقيقات نشان مي دهد كه نانولوله ها به نوع گازي كه جذب آن ها مي شود حساس مي باشند؛ همچنين ميدان الكتريكي خارجي، قدرت تغيير دادن ساختارهاي گروهي از نانولوله ها را دارد؛ و نيزمعلوم شده است كه نانولوله هاي كربني به تغيير شكل مكانيكي از قبيل كشش حساس هستند. گاف انرژي نانولوله هاي كربني به طور چشمگيري در پاسخ به اين تغيير شكل ها مي تواند تغيير كند. همچنين مي توان با استفاده از مواد واسط، مانند پليمرها، در فاصله ميان نانولوله هاي كربني و سيستم، نانولوله هاي كربني را براي ساخت زيست حسگرها نيز توسعه داد. تحقيق در زمينه كاربرد نانولوله ها در حسگرها در حال توسعه و پيشرفت است و مطمئناً در آينده اي نه چندان دور شاهد بكارگيري آن ها در انواع مختلف حسگرها (مكانيكي، شيميايي، تشعشي، حرارتي و ..) خواهيم بود.

4-3) نمايشگرهاي گسيل ميداني بسياري از متخصصان بر اين باورند كه فناوري نمايشگرهاي با صفحه تخت امروزي از نظر هزينه، كيفيت و اندازه صفحه نمايش، براي مصارف خانگي مناسب نيستند.

آن ها معتقدند كه با استفاده از نمايشگرهايي كه از نانولوله هاي كربني به عنوان منبع انتشار استفاده مي كنند، مي توانند اين مشكلات را بر طرف كنند . نانولوله هاي كربني مي توانند عنوان بهترين گسيل كننده ميداني را به خود اختصاص داده و ابزارهاي الكتروني با راندمان وكارايي بالاتري توليد كنند. خصوصيات منحصر به فرد اين نانولوله ها، توليدكنندگان را قادر به توليد نوعي جديد از صفحه نمايش هاي تخت خواهد ساخت كه ضخامت آن ها به اندازه چند اينچ بوده و نسبت به فناوري هاي فعلي از قيمت مناسب تري برخوردار باشد. به علاوه كيفيت تصوير آن ها هم به مراتب بهتر خواهد بود.در پديده گسيل ميداني، الكترونها با استفاده از ولتاژ اندك از فيلم هاي ضخيم داراي نانولوله به سمت صفحه نمايش پرتاب شده و باعث روشن شدن آن مي شوند. هر نقطه از اين فيلم، يك پرتاب كننده الكترون (تفنگ الكتروني) كوچك است كه تصوير را روي صفحه نمايش ايجاد مي كند. ولتاژ لازم براي نمايشگر گسيل ميداني از طريق صفحه نمايش صاف متكي بر نانولوله نسبت به آنچه به صورت سنتي در روش اشعه كاتدي استفاده مي شد، كمتر مي باشد و اين نانولوله ها با ولتاژ كمتر، نور بيشتري توليد مي كنند.

4-4) حافظه هاي نانولوله اي به دليل كوچكي بسيار زياد نانولوله هاي كربني (كه در حد مولكولي است)، اگر هر نانولوله بتواند تنها يك بيت اطلاعات در خود جاي دهد، حافظه هايي كه از اين نانولوله ها ساخته مي شوند مي توانند مقادير بسيار زيادي اطلاعات را در خود ذخيره نمايند.

با در نظر داشتن اين مطلب، بسياري از محققان در حال كار بر روي ساخت حافظه هاي نانولوله اي مي باشند؛ بنابراين رؤياي ساخت رايانه هاي با سرعت بالا عملي خواهد شد.

4-5) استحكام دهي كامپوزيت هاتوزيع يكنواخت نانولوله ها در زمينه كامپوزيت و بهبود چسبندگي نانولوله با زمينه در فرآوري اين نانوكامپوزيت ها از موضوعات بسيار مهم است.

شيوه توزيع نانولوله ها در زمينه پليمري از پارامترهاي مهم در استحكام دهي به كامپوزيت مي باشد. آنچه از تحقيقات بر مي آيد اين است كه استفاده از خواص عالي نانولوله ها در نانوكامپوزيت ها وابسته به استحكام پيوند فصل مشترك نانولوله و زمينه مي باشد. نكته ديگر آنكه خواص غير همسانگردي نانولوله ها باعث مي شود كه در كسر حجمي كمي از نانولوله ها رفتار جالبي در اين نانوكامپوزيت ها پيدا شود.از كاربردهاي ديگر نانو لوله ها مي توان به امكان ذخيره هيدروژن در پيل هاي سوختي، افزايش ظرفيت باتري ها و پيل هاي سوختي، افزايش راندمان پيل هاي خورشيدي، جليقه هاي ضدگلوله سبك و مستحكم، كابل هاي ابررسانا يا رساناي سبك، رنگ هاي رسانا، روكش هاي كامپوزيتي ضد رادار، حصار حفاظتي الكترومغناطيسي در تجهيزات الكترونيكي، پليمرهاي رسانا، فيبرهاي بسيار مقاوم، پارچه هاي با قابليت ذخيره انرژي الكتريكي جهت راه اندازي ادوات الكتريكي، ماهيچه هاي مصنوعي با قدرت توليد نيروي 100 مرتبه بيشتر از ماهيچه هاي طبيعي، صنايع نساجي، افزايش كارايي سراميك ها، مواد پلاستيكي مستحكم، تشخيص گلوكز، محلولي براي اتصال دروني تراشه هاي بسيار سريع، مدارهاي منطقي و پردازنده هاي فوق سريع، كمك به درمان آسيب ديدگي مغز، دارورساني به سلول هاي آسيب ديده، از بين بردن تومورهاي سرطاني، تجزيه هيدروژن، ژن درماني، تصويربرداري، SPM، FEM، محافظ EMT، حسگرهاي شيميايي ، SET و LED، پيل هاي خورشيدي و نهايتاً LSI اشاره كرد. البته در چند مورد اخير بيشتر از نوع تك جداره آن استفاده مي شود. لذا اين فناوري با اين گستره كاربردها مي تواند در آينده اي نه چندان دور بازار بزرگي را به خود اختصاص داده و زندگي بشر را تحت تأثير خود قرار دهد.در پايان در پاسخ به اين سؤال كه چرا دانشمندان به فناوري نانو روي آورده ومي خواهند بر تمام مشكلات جابه جايي اتم فائق آيند مي توان گفت که تغييرات در مقياس نانومتري بر خواص موج گونه الكترون هاي درون مواد اثر مي گذارد لذا با جابه جا كردن اتم ها در اين مقياس مي توان خواص اصلي مواد (به عنوان مثال دماي ذوب، اثرات مغناطيسي، ظرفيت بار) را بدون تغيير كلي تركيب شيميايي مواد دگرگون ساخت. بنابر اين پيش بيني رفتار و خواص در محدوده اي از ابعاد براي نانوتكنولوژيست ها حياتي است.جمع بندي

همانطور كه اشاره شد بعد از ساخت اولين نانولوله ، دانشمندان بر روي روش هاي سنتز اين نانولوله فعاليت زيادي انجام داده و توانستند به روش هاي مختلفي كه بعضي از مهمترين آن ها در بالا اشاره شد دست يابند و سپس سعي كردند با ارائه روش هاي متنوع بر مشكلات موجود نيز فائق بيايند كه بعضي از مشكلات تا حدي مرتفع و بعضي نيز همچنان پابرجاست. با اين وجود امروزه سنتز نانولوله ها يك مسأله كاملاً حل شده است لذا كمتر محققي به دنبال سنتز نانولوله با روش هاي خاص مي باشد. مي توان گفت امروزه بعد از گذر از مرحله سنتز به مرحله تجاري سازي نانولوله ها رسيده ايم، مرحله اي كه مي تواند توان رقابتي بالاي شركت ها را نمايان سازد.

بعضي اوقات تجارت به جهان دارويني شبيه مي شود، جهاني كه شركت ها براي تسلط بر يكديگر در آن با هم به رقابت مي پردازند. در اين فرايند شركت هاي ضعيف تر مجبور به ترك صحنه سرمايه گذاري تجاري مي شوند. به نظر مي رسد اين ماجرا در مورد يكي از شاخه هاي اصلي فناوري نانو يعني نانولوله هاي كربني نيز صادق مي باشد.

شركت هايي از سراسر جهان، از جزيره كوچك قبرس گرفته تا جمهوري خلق چين، ادعاي ريسك و سرمايه گذاري بر روي نانولوله هاي كربني را دارند. محصولاتي كه از فولاد سخت تر، از آلومينيوم سبك تر و از مس ضريب هدايت بيشتري داشته و نيمه هادي خوبي نيز هستند. توليد كنندگان در حال سرمايه گذاري جهت پيشبرد اين بخش و كاهش قيمت هاي اين فرآورده هستند. اما در واقع بقاي اين شركت ها وابسته به نوع نانولوله هايي است كه ارائه مي دهند، چه از لحاظ كيفي و چه از لحاظ ثبت اختراعات در اين زمينه.

درست است كه هنوز سوددهي اقتصادي نانولوله ها كاملاً روشن نيست، اما دانشمندان معتقدند چيزي قوي تر از فولاد به خوبي مي تواند جاي خود را در بازار باز كند. لذا در آينده نه چندان دور شركت هايي كه از نانولوله جهت بهتر كردن كيفيت محصولات خود استفاده مي كنند بازار آينده را در اختيار خواهند گرفت.

نانولوله هاي كربني در سال توسط يك متخصص ميكروسكوپ الكتروني به نام سوميو ايجيما در پي مطالعه مواد حاصل از تبخير كربن تحت جريان الكتريكي، كشف شدند.

محققان گروه فيزيك دانشگاه شهيد چمران اهواز موفق به توليد نانو لوله هاي كربني و كربن 60 به روش قوس الكتريكي شدند.

كاظمي نژاد استاديار گروه فيزيك دانشگاه شهيد چمران اهواز با اشاره به روند توليد كربن 60 و نانو لوله هاي كربني گفت : پس از ساخت رئاكتور توانستيم با كمك قوس الكتريكي در يك اتمسفر خاص , جريان هايي را از الكترودهاي گرافيتي بگذرانيم و بدين روش كربن 60 و نانو لوله هاي كربني را توليد كنيم .

وي افزود : نانو لوله هاي كربني در انتقال دارو بسيار مفيد است به گونه اي كه با تزريق دارو و قراردادن آن در قرنيه چشم مي توان بصورت تدريجي دارو را در موضع بيمار تخليه كرد.اين استاديار در ادامه گفت : نانو لوله هاي كربني 60 برابر فولا د استحكام دارد كه بدين ترتيب دراينده جايگزين مناسبي براي فولا د در مهندسي عمران خواهد بود.

وي افزود : همچنين ذخيره سازي هيدروژن براي توليد باطري هاي با طول عمر بالا از ديگر كاربردهاي مهم نانو لوله هاي كربني است.