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Carbon Nanotube

카본 나노튜브는 탄소의 그래핀(Graphene) 시트가 튜브 형태로 된 물질이다. 직경은 50nm(나노미터)부터 1nm 이하까지 다양하다.

CNT를 구성하는 그래핀은 탄소원자가 육각형을 이루며 평면상에 나열되어 있는 것으로 탄소원자가 축구공처럼 육각형이 모인 구형을 이루는 버크민스터풀러렌(Buckminsterfullerene, C60)이라고 불리는 분자의 연구중 발견된 것이 CNT이다.

CNT는 여러가지 성질을 가지지만 그 하나하나가 공업기술에 비약적인 발전을 기대하게 하는 것이었다. 전도특성으로 전류밀도내성은 구리의 1000배 이상, 고열전도특성은 구리의 10배 이상, 높은 기계 강도, 늘어나는 등의 특성을 가지며 매우 작게 만들 수 있다. 이것은 집적회로의 성능향상에 직결하는 특성이다.

또한 sp탄소의 원자간 결합은 여러종류의 원자결합 중에서도 가장 강한 것으로 인장 강도는 다이아몬드 이상이다. 거기에 중량은 알류미늄의 절반, 높은 탄성을 지니므로 차량, 항공기, 건축물 등 각종 구조재나 방탄재로서도 유용하다. 종래 어떤 재료의 강도도 불충분했기에 불가능으로 여겨졌던 궤도 엘리베이터도 CNT의 등장으로 현실화 가능성이 높아졌다.

전압을 흘리는 것으로 변형하며 섭씨 1500도의 고온과 영하 190도의 저온에도 견딘다. 표면적이 크며 또한 내부에 중공공간을 가지기에 연료나 촉매분자를 넣을 수 있는것도 특징이다. 그 덕분에 연료전지 일체형의 인공근육이 개발되었다.

이렇게 고도의 성질을 갖지만 대량생산이 어렵고 코스트가 매우 높았기에 발견되고 한동안은 거의 활용되지 못하였다. 대량생산방법은 2010년대 초에 확립되었지만 애국자들의 정보통제로 인하여 공개되지 않았다가 애국자들의 붕괴 이후 급속히 보급되었다.

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