Функционализированные углеродные нанотрубки: синтез, свойства и применение в очистке воды, доставке лекарственных средств, материаловедении и биомедицинских науках

Углеродные нанотрубки (УНТ) считаются идеальными материалами для создания композитных материалов нового поколения благодаря большой удельной поверхности, высокому отношению длины к диаметру и выдающимся свойствам, включая механическую прочность, а также тепло- и электропроводность. Несмотря на эти привлекательные характеристики, УНТ склонны к агрегации вследствие особенностей их химической структуры, что ограничивает области их применения. Для предотвращения агрегации и повышения диспергируемости необходима модификация поверхности, способствующая усилению взаимодействия функционализированных УНТ с матричными материалами и полимерными матрицами. Последние разработки надежных методов функционализации углеродных нанотрубок создают дополнительные предпосылки для расширения областей их применения. При химической функционализации органические функциональные группы образуются или присоединяются к поверхности и концам УНТ, что позволяет целенаправленно изменять свойства нанотрубок и расширять области их применения. Значительное внимание уделяется как ковалентной, так и нековалентной функционализации для различных применений. Функционализированные УНТ успешно используются для создания высококачественных нанокомпозитов и находят широкое применение в качестве химических и биологических сенсоров, в оптоэлектронике и катализе. Нековалентно функционализированные углеродные нанотрубки используются в качестве подложек для иммобилизации широкого спектра биомолекул, что обеспечивает специфические свойства распознавания при разработке миниатюрных биосенсоров и создании новых биоактивных наноматериалов. Функционализированные УНТ также рассматриваются как перспективные наноматериалы для обеззараживания воды благодаря высокой адсорбционной способности и специфичности по отношению к различным загрязнителям. Специально модифицированные УНТ применяются в инженерии костной ткани и в качестве новых универсальных носителей для доставки лекарственных средств. В данном обзорном исследовании кратко рассматриваются синтез, свойства и применения УНТ, включая необходимость их функционализации, методы и типы функционализации, свойства функционализированных УНТ и области их применения, особенно в материаловедении и биомедицинских науках, очистке воды и системах доставки лекарственных средств.