Süsiniknanotorusid: tootmist, kasutamist, omaduste

Energia on oluline majandusharu, mis mängib olulist rolli inimese elus. Energia seisund riigis sõltub töö paljud teadlased tööstuses. Täna, nad otsivad alternatiivseid energiaallikaid. Sel eesmärgil on nad valmis kasutama midagi, päikesevalguse ja vee, lõpetades õhu võimsus. Seade, mis on võimeline tekitama energiat keskkonnale, on väga teretulnud.

Ülevaade

Süsiniknanotorusid - pikk lehtvaltsterast grafiidi tasapinna silindrikujuline. Tavaliselt nende paksus ulatub kümnete nanomeetrit mitu sentimeetrit pikk. Lõpus nanotoru moodustab sfäärilise peaga, mis on üks osa fullereen.

On teatud tüüpi süsiniknanotorud: metallist ja pooljuhist. Peamine erinevus on praeguse juhtivus. Esimest tüüpi saab läbi praegune temperatuuril 0 ° C, ja teine - ainult kõrgematel temperatuuridel.

Süsiniknanotorusid: omadused

Enamik kaasaegseid suundumusi nagu Applied Chemistry või nanotehnoloogia seotud nanotorude mis on süsiniku luustiku struktuuri. Mis see on? Selle struktuuri viitab suured molekulid, mis on omavahel seotud ainult süsiniku aatomit. Süsiniknanotorusid, mis põhinevad omadusi suletud koorikvormis, on kõrgelt hinnatud. Lisaks moodustumise andmed on silindrikujuline. Sellised torud võib valmistada veerema grafiidi lehed, kas kasvada mingist kindlast katalüsaatorit. Süsiniknanotorusid, millised pildid on toodud allpool, on oma ülesehituselt ebatavaline. Nad tulevad erineva kuju ja suurusega: ühekihiline ja mitmekihiline, sirge ja looklev. Vaatamata sellele, et nanotorud on päris habras, nad on tugevaim materjal. Selle tulemusena paljud uuringud on leidnud, et nad on omane omadused nagu tõmbe- ja paindetugevus. Toimel tõsise mehaaniline stress, elemendid ei kiirusta ja ei riku, et on võimalik kohandada erinevaid pingeid.

toksilisus

Selle tulemusena mitmekordse uurimiste puhul leiti, et süsiniknanotorud võib põhjustada samad probleemid asbestikiutüüpide st millel on erinevaid pahaloomulisi kasvajaid, samuti kopsuvähk. Astmest kahjuliku toimega asbesti sõltub liigist ja paksus selle kiud. Kuna süsinik-nanotorude on väike kaal ja suurus, nad lihtsalt satuvad organismi koos õhku. Lisaks nad satuvad rinnakelme ja kuuluvad rinnus, ja lõpuks põhjustada erinevaid komplikatsioone. Teadlased läbi katse ja toidule lisatud hiirte osakesed nanotorukeste. Tooted väikese läbimõõduga peaaegu ei jäänud keha, kuid suurem - poevad seinad, mao ja põhjustada erinevaid haigusi.

valmistamismeetoditega

Praeguseks on järgmised meetodid toodavad süsiniknanotorud kaar eest, ablatsioon, aurustamise-sadestamise.

Electric heakskiidu. Ettevalmistamine (süsiniku nanotorud käesolevas artiklis kirjeldatud) plasmas Elektrilaeng, mis põleb heelium. Selline protsess võib toimuda kasutades spetsiaalseid tehnilisi vahendeid tootmiseks fullereenide. Aga teised arc režiimid kasutatakse seda meetodit. Näiteks voolutihedus väheneb ja katoodid kasutada tohutu paksusega. Et luua atmosfääri heelium on vaja tõsta rõhku selle elemendi. Süsiniknanotorusid saadud pritsides. Et nende arv on kasvanud, siis tuleb sõlmida grafiit varraste katalüsaatoriks. Enamikul juhtudel segu erinevate gruppide metal. Peale selle on rõhu muutust ja sadestuskomponentide meetodit. Seega katoodi pellet ja milles süsinik nanotorukeste moodustuvad. Valmistooted tõusevad perpendikulaarselt katoodi ja koguti kimbud. Neil on pikkus 40 mikromeetrit.

Ablyasatsiya. Selline meetod leiutati Richard Smalley. Oma olemuselt seisneb asjaolus, et erinevaid aurustuma grafiidi pinna reaktoris, mis töötavad kõrgetel temperatuuridel. Süsiniknanotorusid moodustuvad aurutamist grafiiti alumine osa reaktoris. Jahutus ja koguda neid toimub abil jahutuspinnal. Esimesel juhul, elementide arv on võrdne 60%, siis see meetod suurenes nende arv 10%. Maksumus laser absolyatsii meetod on kallim kui kõik teised. Üldiselt üheseinalise nanotorukeste valmistati muutes reaktsiooni temperatuur.

Ladestumisest gaasifaasist. süsiniku sadestamise meetodit leiutati hilja 50s. Aga keegi ei osanud ette näha, et selle abil on võimalik saada süsiniknanotorud. Niisiis, kõigepealt pead sa valmistama katalüsaatori pinnal. Kuna see võib olla peenosakeste erinevate metallide, näiteks koobalt, nikkel ja muud. Nanotorude on hakanud tekkima alates katalüsaatori kiht. Nende paksus sõltub suurusest katalüüsima metallist. Pind kuumutatakse kõrgel temperatuuril, ja siis on gaasitarne sisaldavad süsinikku. Neist - .., Metaan, atsetelen, etanool jne Järgmise töötlusgaas on ammoniaaki. See tootmisviis on kõige levinum nanotorude. Protsess ise toimub erinevate tööstusettevõtete, et vähem raha kulutatakse tootmise suur hulk torud. Teine eelis on see meetod on, et vertikaalsed elemendid võib saada mistahes metalli osakesi, mis toimivad katalüsaatorina. Ettevalmistamine (süsinik-nanotorude kirjeldatakse spoileriring) võimalikuks tänu teadus Suomi Iijima, kes märkis, mikroskoobi all nende välimuse tõttu sünteesi süsinikku.

Peamised liigid

Süsinik elemente liigitatakse vastavalt kihtide arvu. Lihtsaim liiki - ühe seinaga süsiniknanotorud. Üks neist on paksusega umbes 1 nm, ja nende pikkus võib olla palju suurem. Kui me arvestame struktuuri, toote välja näeb grafiit wrap kasutades kuusnurkne võrku. Oma tippu asub süsinikku. Seega toru on silindrilise kujuga, millel puudub õmblused. Ülemine osa sulgeb kaaned seadmetes, kuhu kuuluvad fullereen molekulidega.

Järgmine vaade - vaheseintega süsiniknanotorud. Need koosnevad mitmest kihist grafiidist, mis on laotud silindri. Vahemaa Nendevaheline hoiti 0,34 nm. Selle struktuur tüüpi kirjeldatakse lehe kaks meetodit. Esimesel, multi-toru - paar pesastatud ühe toruga, mis näeb välja nagu Vene nukk. Teises, multi-seinaga nanotorud on grafiit lehel, mis on pakitud mitu korda ümber ise, mis on sarnane volditud ajaleht.

Süsiniknanotorusid: rakendused

Üksused on täiesti uus liige klassi nanomaterjalid. Nagu eelnevalt mainitud, on neil rümba struktuur, mis erineb omadused grafiidi või teemant. Seetõttu kasutatakse seda sagedamini kui teiste materjalidega.

Tänu sellistele omadustele nagu tõmbetugevus, paindetugevus, juhtivus, kasutatakse paljudes valdkondades:

• lisandina polümeerid;
• katalüsaatoriks valgustusseadmed, samuti lameekraanide ja telefone sidevõrgule;
• kui absorber elektromagnetlainete;
• muundurtehnika;
• anoodid erinevates aku tüüpi;
• Hoiustamine vesinikust;
• toodavad andurid ja kondensaatorid;
• komposiitide tootmiseks ja võimendamine nende struktuur ja omadused.

Aastaid süsiniknanotorud, mille kasutamine ei ole piiratud konkreetse tööstusharu, mida kasutatakse teadustöös. Selline materjal on nõrk positsioon turul, nagu on probleeme suurtootmine. Teine oluline küsimus on kõrge hind süsiniknanotorud, mis on umbes 120 dollarit ühe grammi ainet.

Neid kasutatakse põhielement tootmiseks palju korvõieliste mida kasutatakse tegemise palju sporditarbed. Teine tööstuses -avtomobilestroenie. Funktsionalisatsioon süsiniknanotorud spetsialistile vähendatakse varustada polümeerid juhtivast omadused.

Koefitsient soojusjuhtivus nanotorude on piisavalt suur, et neid saaks kasutada jahutusseade erinevat tohutu seadmed. Ka neil on teinud korgid, mis on kinnitatud sondi torud.

Kõige olulisem haru rakenduste hulka infotehnoloogia. Tänu nanotorud on eriti lameekraaniga kuvab. Tänu neile, võite vähendada oluliselt arvuti, samuti suurendada oma tehnilise taseme. Valmis seadmed on mitu korda suurem kui praegune tehnoloogia. Tuginedes need uuringud, saate luua kõrge kineskoobid.

Aja jooksul torud kasutatakse mitte ainult elektroonika, vaid ka tervise ja energiasektoris.

tootmine

Süsinik torud, mille tootmine on jaotatud kahte liiki neist, mis on ühtlaselt jaotunud. St MWNT toota palju rohkem kui SWNT. Teist liiki Hädaolukorras. Erinevad firmad pidevalt toota süsiniknanotorud. Aga nõudlus nad praktiliselt ei kasuta, sest need maksavad liiga kõrge.

juhid tootmise

Praegu liidripositsiooni tootmise süsiniknanotorud hõivatud Aasia riigid, tootmisvõimsus , mis on suurem kui 3 korda kõrgem kui teistes Euroopa riikides ja Ameerikas. Eelkõige tootmise MWNT tegeleb Jaapanis. Aga teised riigid, nagu Korea ja Hiina, ei möönma see näitaja.

Tootmise Venemaa

Kodune süsiniknanotorud on kaugele maha teiste riikidega. Tegelikult sõltub kõik teadusuuringute kvaliteeti selles valdkonnas. Seal ei ole eraldatud piisavalt vahendeid teaduse ja tehnoloogia keskused riigis. Paljud inimesed ei taju nanotehnoloogia arendamisel, sest ma ei tea, kuidas seda saab kasutada tööstuses. Seetõttu üleminekut uuele majandusele rada kulgeb üsna raske.

Seetõttu on Venemaa president välja dekreedi, milles sätestatakse arengu erinevate nanotehnoloogia valdkondi, sealhulgas süsiniku elemendid. Selleks eriline arengu programm loodi toota oma tehnoloogiaid. Firma "Nanotehnoloogia" loodi nii, et kõik punktid, et tehti ,. Selle toimimist eraldati märkimisväärse summa riigieelarvest. See oli tema, kes peaks kontrollima disaini, tootmise ja rakendamise tööstuslike rakenduste süsiniknanotorud. Eraldatud summa kulutada arengu erinevate teadusasutuste ja laborite, samuti aitab tugevdada olemasolevaid saavutusi kodumaiste teadlased. Ka need vahendeid kasutatakse ostmiseks kvaliteetseid seadmeid tootmiseks süsiniknanotorud. Samuti peaks hoolitsema nende seadmetega, mis kaitseb inimese tervist, kuna materjal põhjustab erinevaid haigusi.

Nagu eelnevalt mainitud, kogu probleem seisneb vahendite hankimise. Enamik investoreid ei taha investeerida teadus- ja arendustegevusse, eriti pikka aega. Kõik ettevõtted tahavad näha kasumit, kuid Nano-võib minna aastaid. Seda lükkab esindajad väikeste ja keskmise suurusega ettevõtetele. Lisaks ilma riiklike investeeringute ole täielikult tootmise käivitamisel nanomaterjalid. Teine probleem on õigusliku aluse puudumine, kuna puudub vahendajana eri etappidel äri. Seega süsinik-nanotoru tootmine Venemaal, mis ei ole väitnud, ei ole vaja mitte ainult rahaline, vaid ka vaimse investeeringuid. Kuigi Venemaa on kaugel Aasia riikides, mis on juhtiv nanotehnoloogia arengu.

Praeguseks arengud tööstuses tegeleb keemiliste erinevate ülikoolide Moskva Tambov, Peterburi, Novosibirsk ja Kaasani. Juhtivaid tootjaid süsiniku nanotorud on firma "Granaat" ja Tambov taim "Komsomolets".

Positiivsed ja negatiivsed aspektid

Eeliste hulgas võime eristada eriomadused süsiniknanotorud. Nad on vastupidavast materjalist, mis on mõju all mehaanilise stressi ei hävitatud. Lisaks nad töötavad hästi painutamine ja venitamine. See sai võimalikuks tänu suletud raami struktuuri. Nende kasutamine ei ole piiratud ühe sektori. Torud on kasutatud auto-, elektroonika-, meditsiini ja energiat.

Hiiglaslik puuduseks on negatiivne mõju inimeste tervisele. Osakesed nanotorukeste sisenevad inimkehasse tekitavad pahaloomulisi kasvajaid ja vähk.

Oluline aspekt on rahastamine selles sektoris. Paljud inimesed ei taha investeerida teadus, kui teil on vaja palju aega kasumit. Ja ilma toimiva teaduslaborid ei saa nanotehnoloogia arengu.

järeldus

Süsiniknanotorusid mängida olulist rolli innovatiivsete tehnoloogiate. Paljud eksperdid ennustavad kasvu selles valdkonnas lähiaastatel. Seal on oluliselt suurenenud tootmisvõimsus, mis vähendab kauba maksumusest. Mis hindade langus, toru on suur nõudlus, ja muutub asendamatu materjal paljude seadmete ja seadmed.

Nii saime teada, mida kujutab endast nende tooteid.