Holle koolstofnanobuisjes, als een nieuw type koolstofnanomateriaal, hebben de afgelopen jaren uitgebreide aandacht getrokken op het gebied van materiaalwetenschappen vanwege hun unieke structuur en uitstekende uitgebreide eigenschappen, waardoor ze een van de onderzoekshotspots voor wetenschappers zijn.
Vanuit structureel perspectief worden holle koolstofnanobuizen gevormd door rollende enkele of meerdere grafeenlagen in een holle buisvormige structuur onder een specifieke spiraalvormige hoek. Hun buisdiameters variëren meestal van verschillende nanometer tot enkele tientallen nanometers, terwijl hun lengtes het micrometerniveau kunnen bereiken. Deze unieke holle buisvormige structuur biedt veel voordelen die andere materialen niet kunnen evenaren, waardoor de basis voor hun toepassingen op meerdere velden wordt gelegd.
In termen van prestaties vertonen holle koolstofnanobuisjes uitstekende kenmerken. In termen van mechanische eigenschappen hebben ze een extreem hoge treksterkte, veel groter dan traditionele metaalmaterialen, en hebben ze ook een goede flexibiliteit, in staat om bepaalde graden van buigen en vervorming te weerstaan, en een zeer lichtgewicht, waardoor ze zeer waardevol zijn in velden waar materiaalgewicht en sterkte strikte vereisten hebben. In termen van elektrische eigenschappen hebben ze een uitstekende geleidbaarheid, vergelijkbaar met sommige metalen, en zijn uitstekende materialen voor de productie van elektronische apparaten. Hun thermische geleidbaarheid is ook uitstekend, in staat om warmte efficiënt uit te voeren. Bovendien heeft het vanwege zijn unieke holle structuur een groot specifiek oppervlak en hoge porositeit, waardoor het uitstekend is in de adsorptie en overdracht van stoffen.
De toepassingsvelden van holle koolstofnanobuisjes zijn zeer uitgebreid. Op het gebied van energieopslag worden ze veel gebruikt als elektrodematerialen in lithium-ionbatterijen en supercondensatoren. In lithium-ionbatterijen kan het een soepel kanaal bieden voor de migratie van lithiumionen, waardoor de oplaad- en ontlaadingsefficiëntie en cyclusstabiliteit van de batterij wordt verbeterd; In supercondensatoren kan het grote specifieke oppervlak de opslagcapaciteit van de lading verbeteren, waardoor de stroomdichtheid van de supercondensator wordt verbeterd. In het katalyseveld zijn holle koolstofnanobuisjes een ideale katalysatordrager, die de dispersie van de katalysator kan verbeteren, de stabiliteit van de katalysator kan verbeteren en daarmee de efficiëntie van katalytische reacties kan verbeteren, een belangrijke rol spelen bij de industriële productie zoals chemische synthese. In het biomedische veld kan de holle structuur worden gebruikt om medicijnmoleculen te laden, gerichte medicijnafgifte te bereiken, waardoor de bijwerkingen van geneesmiddelen op normale weefsels worden verminderd. Tegelijkertijd zorgt ervoor dat de goede biocompatibiliteit en stabiliteit ook een groot potentieel vertonen in bioluminescentie, biosensoren en andere gebieden.
Momenteel omvatten de methoden voor het bereiden van holle koolstofnanobuisjes voornamelijk chemische dampafzetting en boogafvoermethoden. De chemische dampafzettingsmethode is een relatief veel voorkomende methode, waarbij koolstofbronnen worden ontleed en op het katalysatoroppervlak worden gekweekt, die de grootte en structuur van koolstofnanobuisjes goed kan regelen en geschikt is voor grootschalige productie. De boogafvoermethode heeft relatief eenvoudige apparatuur, maar de zuiverheid en uniformiteit van de producten die door deze methode zijn bereid, moet nog verder worden verbeterd. Tegenwoordig optimaliseren onderzoekers continu de typen en doseringen van katalysatoren en verbeteren de reactieomstandigheden om te streven naar hogere productkwaliteit en lagere productiekosten van holle koolstofnanobuisjes.
Met de snelle ontwikkeling van gerelateerde industrieën zoals nieuwe energie en biomedicine, neemt de vraag naar holle koolstofnanobuisjes toe en groeit hun marktomvang gestaag. Hoewel de ontwikkeling van holle koolstofnanobuisjes nog steeds voor enkele uitdagingen staat, zoals hoge kosten voor grootschalige productie en minder volwassen applicatietechnologieën, met continue doorbraken en innovaties in technologie, wordt aangenomen dat de toepassingsperspectieven van holle koolstofnanobuisjes breder zullen zijn, waardoor nieuwe vitaliteit zal zijn voor de ontwikkeling van verschillende velden.