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1. Tabelle der Haupteigenschaften von CNT
| Eigenschaft | Typischer Wert | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Massendichte | ~1,3–1,4 g/cm³ | Sehr leicht |
| Elastizitätsmodul (E) | ~1000 GPa (1 TPa) | Extrem hoch |
| Zugfestigkeit | ~10–50 GPa | Außergewöhnlich |
| Härte | Sehr hoch | |
| Wärmeleitfähigkeit | ~2000–3000 W/m·K | Sehr hoch |
| Elektrische Leitfähigkeit | Sehr hoch | Leiter |
| Ausdehnungskoeffizient | Sehr gering | Nahezu null |
| Magnetismus | Nein | Unmagnetisch |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausgezeichnet | Sehr stabil |
| Bearbeitbarkeit | Nicht anwendbar | Nanomaterial |
2. Allgemeine Beschreibung
Kohlenstoffnanoröhren (CNT) sind zylindrische Strukturen, die aus Graphenschichten bestehen, die im Nanometerbereich aufgerollt sind. Sie stammen aus den Nanotechnologien und weisen außergewöhnliche mechanische, thermische und physikalische Eigenschaften auf, die denen herkömmlicher Materialien weit überlegen sind.
Da sie Umweltgefahren und Gesundheitsrisiken mit sich bringen, unterliegen Kohlenstoffnanoröhren seit 2020 der REACH-Verordnung.
In der Uhrmacherei bleibt ihre Verwendung sehr marginal und im Wesentlichen experimentell, insbesondere bei der Entwicklung von Spiralfedern aus Verbundwerkstoffen, die die Leistung des Regulierorgans verbessern sollen.
3. Struktur und Verhalten
Kohlenstoffnanoröhren können sein:
- Einwandig (SWCNT) → eine einzige Graphenschicht
- Mehrwandig (MWCNT) → mehrere konzentrische Schichten
Sie werden im Allgemeinen verwendet:
- in Form von Netzwerken
- eingebettet in eine Verbundmatrize
Auf makroskopischer Ebene hängen ihre Eigenschaften stark ab von:
- ihrer Ausrichtung
- ihrer Verteilung
- ihrer Dichte
4. Anwendungen in der Uhrmacherei
In der Uhrmacherei wurden Kohlenstoff-Nanoröhren experimentell erforscht für:
- Spiralfedern aus Verbundwerkstoffen
Ihr Hauptinteresse liegt in ihrer Fähigkeit:
- eine sehr stabile Elastizität zu bieten
- die Empfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen zu verringern
- die Auswirkungen des Magnetismus zu beseitigen
5. Vorteile und Grenzen
Vorteile
- Außergewöhnliche mechanische Eigenschaften
- Sehr große Leichtigkeit
- Bemerkenswerte thermische Stabilität
- Unmagnetisch
- Hohe Ermüdungsbeständigkeit
Grenzen
- Komplexe Verarbeitung
- Schwierige Produktion im großen Maßstab
- Von der Strukturierung abhängige Eigenschaften
- Sehr hohe Kosten
- Noch experimenteller Einsatz
- Schwierige industrielle Reproduzierbarkeit
- Unterliegt der REACH-Verordnung (Gefahren für Gesundheit und Umwelt)
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