Los nanotubos de carbono huecos, como un nuevo tipo de nanomaterial de carbono, han atraído una amplia atención en el campo de la ciencia de los materiales en los últimos años debido a su estructura única y excelentes propiedades integrales, lo que los convierte en uno de los puntos críticos de investigación para los científicos.
Desde la perspectiva estructural, los nanotubos de carbono huecos se forman rodando capas de grafeno simples o múltiples en una estructura tubular hueca en un ángulo helicoidal específico. Sus diámetros de tubo generalmente van desde varios nanómetros hasta varias decenas de nanómetros, mientras que sus longitudes pueden alcanzar el nivel de micrómetro. Esta estructura tubular hueca única brinda muchas ventajas que otros materiales no pueden coincidir, estableciendo las bases para sus aplicaciones en múltiples campos.
En términos de rendimiento, los nanotubos de carbono huecos demuestran características sobresalientes. En términos de propiedades mecánicas, tienen una resistencia a la tracción extremadamente alta, que exceden mucho los materiales metálicos tradicionales, y también poseen una buena flexibilidad, capaz de resistir ciertos grados de flexión y deformación, y tener un peso muy ligero, lo que los hace muy valiosos en los campos donde el peso y la resistencia del material tienen requisitos estrictos. En términos de propiedades eléctricas, tienen una excelente conductividad, comparables a algunos metales y son excelentes materiales para fabricar dispositivos electrónicos. Su conductividad térmica también es sobresaliente, capaz de realizar calor. Además, debido a su estructura hueca única, tiene una gran superficie específica y una alta porosidad, lo que lo hace excelente en la adsorción y transmisión de sustancias.
Los campos de aplicación de los nanotubos de carbono hueco son muy extensos. En el campo del almacenamiento de energía, se usan ampliamente como materiales de electrodos en baterías de iones de litio y supercondensadores. En las baterías de iones de litio, puede proporcionar un canal suave para la migración de iones de litio, mejorando así la eficiencia de carga y descarga y la estabilidad del ciclo de la batería; En los supercondensadores, su gran área de superficie específica puede mejorar la capacidad de almacenamiento de carga, mejorando la densidad de potencia del supercondensador. En el campo de la catálisis, los nanotubos de carbono huecos son un portador de catalizador ideal, que puede mejorar la dispersión del catalizador, mejorar la estabilidad del catalizador y, por lo tanto, mejorar la eficiencia de las reacciones catalíticas, desempeñando un papel importante en la producción industrial como la síntesis química. En el campo biomédico, su estructura hueca se puede usar para cargar moléculas de fármacos, logrando la administración dirigida de fármacos, reduciendo los efectos secundarios de los medicamentos en los tejidos normales. Al mismo tiempo, su buena biocompatibilidad y estabilidad también lo hacen mostrar un gran potencial en bioluminiscencia, biosensores y otras áreas.
Actualmente, los métodos para preparar nanotubos de carbono huecos incluyen principalmente la deposición de vapor químico y los métodos de descarga de arco. El método de deposición de vapor químico es un método relativamente común, donde las fuentes de carbono se descomponen y cultivan en la superficie del catalizador, que puede controlar bien el tamaño y la estructura de los nanotubos de carbono y es adecuado para la producción a gran escala. El método de descarga de ARC tiene un equipo relativamente simple, pero la pureza y la uniformidad de los productos preparados por este método aún deben mejorarse aún más. Hoy en día, los investigadores optimizan continuamente los tipos y dosis de los catalizadores y mejoran las condiciones de reacción para luchar por una mayor calidad del producto y menores costos de producción de los nanotubos de carbono huecos.
Con el rápido desarrollo de industrias relacionadas como la nueva energía y la biomedicina, la demanda de nanotubos de carbono hueco está aumentando y su tamaño de mercado se está expandiendo constantemente. Aunque el desarrollo de nanotubos de carbono hueco todavía enfrenta algunos desafíos, como los altos costos para la producción a gran escala y las tecnologías de aplicación menos maduras, con avances continuos e innovaciones en tecnología, se cree que las perspectivas de aplicaciones de los nanotubos de carbono huecos serán más amplias, lo que lleva una nueva vitalidad al desarrollo de varios campos.