Nanoteknoloji pazarında siyah, hafif ve iletken bir toz arıyorsanız karşınıza genellikle iki güçlü aday çıkar: Karbon Nanotüpler (CNT) ve Karbon Nanofiberler (CNF). İlk bakışta bu iki malzeme birbirinin aynısı gibi görünebilir. İkisi de karbondan yapılır, ikisi de nano boyuttadır ve ikisi de malzemeleri güçlendirmek için kullanılır.
Ancak mikroskop altına indiğimizde, yapıları, maliyetleri ve performansları arasında projenizin kaderini değiştirecek farklar vardır. Peki, sizin uygulamanız için doğru olan hangisi?
Bu yazıda, endüstrinin sıkça karıştırdığı bu iki malzemeyi teknik ve ticari açıdan karşılaştırıyoruz.
Karbon nanotüpler, tek katmanlı grafen levhaların rulo yapılarak silindir haline getirilmiş şekli gibidir.
Yapısı: İçi boştur. Kusursuz bir boru formundadır.
Çap: Genellikle çok incedir (Tek duvarlılar 1-2 nm, Çok duvarlılar 10-50 nm civarındadır).
Özelliği: Olağanüstü çekme dayanımı ve balistik elektriksel iletkenlik sunar.
Karbon nanofiberler ise genellikle silindirik olmakla birlikte, iç yapıları farklıdır. Grafen tabakaları rulo şeklinde değil, genellikle "üst üste dizilmiş bardaklar" (cup-stacked) veya "balık sırtı" (herringbone) şeklinde dizilmiştir.
Yapısı: Genellikle içi doludur veya düzensiz bir boşluğa sahiptir.
Çap: Nanotüplerden daha kalındır (Genellikle 50 nm ile 200 nm arasındadır). Mikro fiberler ile nanotüpler arasında bir köprüdür.
Diğer Adı: Endüstride sıklıkla VGCF (Vapor Grown Carbon Fiber) olarak da bilinir.
Mühendislerin seçim yaparken baktığı 4 ana parametre şunlardır:
CNT: Çok yüksek boy/çap oranına (aspect ratio) sahiptir. Bu, onları çok az miktarda kullanarak bile (örneğin %0.1) malzemeyi güçlendirebileceğiniz anlamına gelir. "Süper malzeme" sınıfındadır.
CNF: Boy/çap oranı CNT kadar yüksek değildir. Mekanik olarak güçlüdür ancak bir nanotüpün teorik sınırlarına ulaşamaz. Daha çok yapısal dolgu malzemesi olarak davranır.
Üreticilerin en büyük kâbusu topaklanmadır.
CNT: Spagetti makarna gibidir. Birbirlerine çok güçlü Van der Waals kuvvetleri ile tutunurlar ve topaklanırlar. Bunları reçine veya plastik içinde homojen dağıtmak zordur ve özel ekipman gerektirir.
CNF: Daha kalın ve sert çubuklar gibidir. Birbirlerine dolanma ihtimalleri daha düşüktür. Karıştırması ve dağıtması CNT'ye göre çok daha kolaydır.
CNT: Eşsiz bir iletkenlik sunar. Çok düşük oranlarda bile anti-statik özellik sağlar.
CNF: İyi bir iletkendir ancak aynı iletkenliği yakalamak için CNT'ye kıyasla daha fazla miktarda (yükleme oranı) kullanmanız gerekir.
CNT: Üretim teknolojisi daha karmaşıktır, bu nedenle kilogram fiyatı daha yüksektir.
CNF: Üretimi daha ekonomiktir. Büyük ölçekli endüstriyel uygulamalar (otomotiv plastikleri, inşaat malzemeleri) için daha uygun maliyetli bir çözümdür.
Karar vermenizi kolaylaştıracak basit bir rehber:
| Uygulama Hedefi | Önerilen Malzeme | Neden? |
| Hassas Elektronik / Li-ion Pil | CNT (Nanotüp) | Maksimum iletkenlik ve minimum malzeme kullanımı gerektiği için. |
| Otomotiv Tamponu / Plastik Parça | CNF (Nanofiber) | Maliyet baskısı vardır ve dağıtılması daha kolaydır. |
| Epoksi Güçlendirme | CNT | Mekanik dayanımın (çekme/kopma) zirveye çıkması istendiğinde. |
| Termal Yönetim (Isı Yayma) | CNF | Daha kalın yapısı sayesinde ısıyı transfer eden ağlar oluşturmakta başarılıdır. |
Eğer projenizde bütçe kısıtlıysa ve üretim hattınızda çok gelişmiş dispersiyon (dağıtma) cihazları yoksa, Karbon Nanofiber (CNF) sizin için gizli kahraman olabilir. Ancak sınırları zorlayan, ultra hafif ve ultra güçlü bir kompozit hedefliyorsanız, Karbon Nanotüp (CNT) vazgeçilmezdir.
Doğru malzemeyi seçmekte hala kararsız mısınız? Projenizin gereksinimlerini (istenen iletkenlik, mekanik değerler ve bütçe) bize iletin, mühendislerimiz size en uygun karbon çözümünü sunsun.
