Көміртегі нанотрубки: өндіру, пайдалану, қасиеттері

Энергия адам өмірінде маңызды рөл атқарады маңызды салалық болып табылады. елдің энергетикалық мемлекеттік өнеркәсібінде көптеген ғалымдардың жұмысына байланысты. Бүгін, олар іздеп жүрген баламалы энергия көздерін. Осы мақсаттар үшін, олар әуе күші бар әрлеу, күн сәулесінен және судан, ештеңе пайдалануға дайын. қоршаған ортаға энергия қабілетті жабдықтар, өте бағалайды.

Негізгі ақпарат

Көміртегі нанотрубки - цилиндр пішінді бар ұзақ жаншылған графитті ұшақ. Әдетте, олардың қалыңдығы ұзақ бірнеше сантиметр нм бірнеше ондаған жетеді. нанотрубке соңында фуллерен бір бөлігі болып табылады сфералық басын қалыптастырады.

металл және жартылай: көміртекті нанотүтікшелердің кейбір түрлері бар. Негізгі айырмашылық ағымдағы өткізгіштік болып табылады. Бірінші түрі 0 ° C температурада ағымдағы жүргізуге, және екінші болады - тек жоғары температурада.

Көміртегі нанотрубки: қасиеттері

мұндай Қолданбалы химия немесе нанотехнологиялар сияқты ең заманауи үрдістер, көміртегі қаңқа құрылымын бар нанотүтікшелердің байланысты. Бұл не? Осы құрылымға сəйкес тек көміртек атомдары өзара байланысты үлкен молекулалар, жатады. жабық Shell түрінде қасиеттері негізделген көміртегі нанотрубки, жоғары бағаланады. Сонымен қатар, деректерді қалыптастыру Цилиндрлік нысандары болып табылады. Мұндай түтіктер нақты катализатор дейін өседі, немесе графит парақтарын илемдеу жолымен алынуы мүмкін. суреттер төменде көрсетілген көміртегі нанотрубки, ерекше құрылымы бар. Олар әр түрлі нысандары мен мөлшерін келіп: бірқабатты және көп қабатты, тік және көлбеулене. нанотрубки өте нәзік болғанына қарамастан, олар мықты материалдық болып табылады. Нәтижесінде, көптеген зерттеулер олар осындай созылу беріктігі мен иілу кезіндегі беріктік шегі ретінде тән қасиеттері бар екенін тапты. ауыр механикалық стресс әсерінен, элементтері асығар емес және бөлуге емес, яғни, әр түрлі кернеулер үшін реттеуге болады.

уыттылығы

бірнеше тергеу нәтижесінде, ол көміртегі нанотрубки яғни қатерлі ісіктердің түрлі, сондай-ақ өкпенің қатерлі ісігіне бар, асбест талшықтарының бірдей проблемалар тудыруы мүмкін екендігі анықталды. асбест қолайсыз әсер ету дәрежесі оның талшықтарының түріне және қалыңдығына байланысты. көміртегі нанотрубки шағын салмағы мен мөлшері, өйткені, олар оңай ауамен бірге денені енгізіңіз. Сонымен қатар, олар плевраның түсіп және кеуде енгізілген, және ақыр соңында асқынулардың түрлі себеп. Ғалымдар тәжірибе жүргізді және тышқандар бөлшектер нанотүтікшелердің азық-түлік қосылады. шағын диаметрлі Өнімдер дерлік дене қалады, бірақ үлкен емес, - асқазан қабырғасында ішіне қазып және түрлі аурулар тудырады.

дайындау әдістері

Бүгінгі күні, көміртекті нанотүтікшелердің ARC заряд, абляции, тұндыру бу өндіру үшін мынадай әдістер бар.

Электр разряд. гелий бар күйіп электр заряды, плазмадағы дайындау (көміртекті нанотрубок осы бапта сипатталған). Мұндай процесс фуллерендер өндіру үшін арнайы техникалық жабдықтарды пайдалана отырып жүргізілуі мүмкін. Бірақ басқа да доға режимдері осы әдісі пайдаланылады. Мысалы, ток тығыздығы азаяды, және катодтар үлкен қалыңдығы қолданылады. гелий атмосферасын жасау үшін осы элементтің қысымын арттыру қажет. бүрку арқылы алынған көміртегі нанотрубки. олардың саны өсті, сіз графитті Rod катализатор ішіне енгізу керек. Көп жағдайларда, металл түрлі топтарының қоспасы. Әрі қарай, қысым және шашырату әдісімен өзгеріс бар. Осылайша, катодты түйіршіктер және онда көміртегі нанотрубки қалыптасады. Дайын өнім катодты перпендикуляр өсуі және қатпарлану ішіне жиналады. Олар 40 мкм ұзындығы бар.

Ablyasatsiya. Мұндай әдіс Ричард Smalley ойлап тапты. Оның мәні жоғары температурада жұмыс істейтін, реакторда түрлі буланып графит беті табылатындығында. Көміртекті нанотүтікшелердің реактордың төменгі бөлігінде графит буландыру арқылы қалыптасады. Салқындату және оларды жинау салқындату бетінің арқылы орын алады. Бірінші жағдайда, элементтер саны 10% -ға өсті, бұл әдіс суретте, содан кейін 60% тең. лазерлік absolyatsii әдісі құны барлық басқаларға қарағанда қымбат. реакция температурасын өзгерту арқылы дайындалған, әдетте, бір қабырғалы нанотрубки.

газ фаза тұндыру. көміртек шөктіру әдісі соңында 50-ші жылдарда ойлап тапты. Бірақ бірде-бір оған арқылы көміртегі нанотрубки алуға болады деп көзделген еді. Сондықтан, алдымен катализатордың бетіне дайындау керек. ол әр түрлі металдар, мысалы, кобальт, никель және басқа да ұсақ бөлшектер болуы мүмкін. Нанотүтікшелердің катализаторы қабатынан пайда бастайды. Олардың қалыңдығы металды катализдейді көлеміне байланысты. беті жоғары температураға дейін қызады, содан кейін құрамында көміртек газды жеткізу бар. одан әрі процесс газ аммиак болғандықтан .., метан, atsetelen, этанол және т.б. - Олардың арасында. Бұл өндірістік әдіс ең көп таралған нанотрубки болып табылады. кем ақша құбырлар үлкен санының өндіру үшін жұмсалады, сондықтан процесс өзі, әр түрлі өнеркәсіптік кәсіпорындарында орын алады. Бұл әдістің тағы бір артықшылығы тік мүшелері катализатор ретінде қызмет кез келген металл бөлшектердің алынуы мүмкін. (Көміртегі нанотрубки барлық жағынан сипатталған) дайындау көміртегі синтез нәтижесінде олардың пайда болуы үшін микроскоп астында байқалады зерттеу Suomi Iijima, арқасында мүмкін.

негізгі түрлері

Көміртегі элементтері қабаттарының санына сәйкес жіктеледі. қарапайым түрі - бір қабырғалы көміртегі нанотрубки. Олардың әрқайсысы шамамен 1 нм бар қалыңдығын, және олардың ұзындығы әлдеқайда көп болуы мүмкін. біз құрылымын қарастыру болса, өнім алтыбұрышты пайдаланып, тор графит оралатын көрінеді. оның шыңы көміртек атомдары орналасқан. Осылайша, түтік жоқ қаттарды бар цилиндр пішінді, бар. жоғарғы бөлігі молекулалардың фуллеренов тұратын қақпақтар құрылғыларды жабады.

Келесі көрініс - көп қабатты көміртекті нанотрубок. Олар цилиндр пішінді жинақталады графит бірнеше қабаттарының тұрады. қашықтық Санағыш 0,34 нм сақталады. Осы түрдегі құрылымы екі әдісті пайдаланып сипатталған. орыс қуыршақ ұқсайды бірнеше енгізілген бір-қабырға құбыр - бірінші, бірнеше түтікті туралы. секунд қатар, көп қабырғалы нанотрубки бүктелген газетке ұқсас болып табылатын, өз айналасына бірнеше рет оралған графит парағы болып табылады.

Көміртегі нанотрубки: өтініштер

Элементтер наноматериалдар сынып жаңа мүшесі болып табылады. Бұрын айтылғандай, олар графиттен немесе гауһар қасиеттерін айырмашылығы қаңқа құрылымын бар. Сондықтан жиі басқа да материалдарды қарағанда пайдаланылады.

Байланысты үзілуге беріктігі, иілу кезіндегі беріктік шегі, өткізгіштігінің сияқты сипаттамаларына, көптеген салаларда қолданылады:

• полимерлер үшін қоспа ретінде;
• жарықтандыру құрылғылар, сондай-ақ телекоммуникациялық желілерде тегіс панелі дисплейлерде және ұялы телефондарға арналған катализатор;
• электромагниттік толқындар жұтқыштар ретінде;
• Power Conversion;
• түрлі батарея түрлерін анодтар;
• сутегі сақтау;
• Сенсорларды және конденсаторлар шығаратын;
• олардың құрылымы мен қасиеттерін композиттер өндіру және күшейту.

көптеген жылдар, көміртекті нанотүтікшелердің үшін, белгілі бір салаға ғана емес, оның пайдалану, ғылыми-зерттеу қолданылады. Мұндай материалдық кең ауқымды өндіріс проблемалар бар сияқты, нарықта әлсіз ұстанымын бар. Тағы бір маңызды сәт заттың бірі грамм шамамен 120 АҚШ долларын құрайды көміртекті нанотүтікшелердің жоғары өзіндік құны болып табылады.

Олар көптеген спорттық тауарлар қабылдау үшін пайдаланылады көптеген композициялық өндіру үшін негізгі элементі ретінде пайдаланылады. Тағы бір саласы -avtomobilestroenie. өнер көміртекті нанотүтікшелердің функционализации полимерге өткізгіш қасиеттерін қайырымдылықпен азаяды.

нанотүтікшелердің өткізгіштігі коэффициенті жеткілікті жоғары болып табылады, сондықтан олар түрлі жаппай жабдықтарды үшін салқындату құрылғысы ретінде пайдалануға болады. Сондай-ақ, олар зонд құбырлар тіркелген қақпақтарын жасады.

ең маңызды саласы өтініштер компьютерлік технологиясын қамтиды. Арқасында нанотрубки әсіресе жалпақ панельді көрсетеді болып табылады. Олардың көмегімен, сіз айтарлықтай компьютердің өлшемін қысқартуға болады, сондай-ақ оның техникалық өнімділігін арттыру мақсатында. Дайын жабдықтар ағымдағы технология бірнеше есе артық болады. Осы зерттеулердің негізінде, сіз жоғары кинескопов жасай аласыз.

Уақыт өте келе, түтіктер электроника ғана емес пайдаланылатын, сондай-ақ денсаулық сақтау және энергетикалық болады.

өнім

Көміртегі құбырлар, өндірістік біркелкі бөлінген, оның ішінде екі түрінен арасындағы таратылады. Яғни, MWNT SWNT әлдеқайда көп шығарады. төтенше істеу екінші түрі. Әртүрлі фирмалар үздіксіз көміртекті нанотрубок шығарады. олар тым жоғары құны, өйткені Бірақ сұраныс олар іс жүзінде, пайдаланбаңыз.

басшылары өндіріс

Қазіргі уақытта, көміртекті нанотүтікшелердің өндірісінде жетекші позиция, Азия елдері атқарған өндірістік қуаты 3 есе Еуропа және Америка, басқа елдерге қарағанда жоғары қарағанда жоғары болып табылады. Атап айтқанда, MWNT өндірістік Жапонияда айналысады. Бірақ мұндай Корея мен Қытай сияқты басқа елдер, осы көрсеткіш бойынша кем жоқ.

Ресейде өндіріс

көміртекті нанотүтікшелердің отандық өндіріс алыс басқа елдердің артта қалды. Шын мәнінде, бәрі осы саладағы зерттеулердің сапасына байланысты. елде ғылым мен технология орталықтарды дамыту үшін жеткілікті қаражат бөлініп жатқан жоқ. Менің ойымша, бұл өнеркәсіпте қолданылуы мүмкін білмеймін, қалай, себебі Көптеген адамдар, нанотехнология дамуын қабылдамайды. Сондықтан, жаңа экономика соқпақтар трассалар көшу өте қиын.

Сондықтан, Ресей президенті көміртегі элементтерін қоса алғанда, нанотехнология түрлі салаларда, дамыту баяндайды Жарлыққа, шығарды. Осы мақсат үшін, арнайы дамыту бағдарламасы құрылды өз өндіруге технологияларды. мақсатында барлық нүктелері жасалған, сондықтан Компания «Нанотехнология» құрылды ,. Оның жұмыс істеуі мемлекеттік бюджеттен елеулі соманы бөлінді. Ол көміртекті нанотүтікшелердің өнеркәсіптік қосымшаларда жобалау, өндіру және жүзеге асырылуын бақылайды тиіс кім ол болды. сомасы әр түрлі ғылыми-зерттеу институттары мен зертханаларды дамыту жұмсауға, сондай-ақ отандық ғалымдардың қолданыстағы жетістіктерін нығайтуға көмектесу үшін бөлінген. Сондай-ақ, бұл қаражат көміртекті нанотүтікшелердің өндіру үшін жоғары сапалы жабдықтарды сатып алу үшін пайдаланылатын болады. материалдық әртүрлі ауруларды туғызады, өйткені Ол сондай-ақ, адам денсаулығын қорғайтын болады сол құрылғылардың қамқорлық қажет.

Бұрын айтылғандай, бүкіл мәселе қаражат жатыр. Ең инвесторлар, әсіресе ұзақ уақыт бойы, ғылыми-зерттеу және дамытуға инвестиция қажет емес. Барлық кәсіпорындар пайда көруге келеді, бірақ Нано-келгеннің жыл бойы өтіңіз. Яғни шағын және орта бизнес өкілдері итермелейді қандай. Сонымен қатар, мемлекеттік инвестициялар жоқ толық наноматериалдар өндірісін бастауға болмайды. бизнестің әр түрлі сатыларында арасында ешқандай делдал жоқ, өйткені тағы бір проблема, құқықтық негізде жоқтығы болып табылады. Сондықтан, мәлімделген емес, Ресейде көміртек нанотрубки өндірістік, қаржылық, сонымен қатар психикалық инвестициялар ғана емес талап етеді. Әзірге Ресей Федерациясы алыс нанотехнология дамуына жетекші Азия елдерінен болып табылады.

Бүгінгі күні, өнеркәсіпте оқиғалар Мәскеу, Тамбов, Санкт-Петербург, Новосибирск және Қазан түрлі жоғары оқу орындарының химия бөлімдерінде айналысады. көміртекті нанотүтікшелердің жетекші өндірушілер «Гарнет» фирмасы болып табылады және Тамбов зауыты «Комсомолец».

Оң және теріс аспектілері

артықшылықтарының арасында біз көміртекті нанотүтікшелердің арнайы қасиеттерін ажырата алады. Олар қираған емес, механикалық стресс әсерінен болып табылатын берік материал болып табылады. Сонымен қатар, олар икемді және созылу жақсы жұмыс істейді. Бұл салдарынан кадрдың жабық құрылымына мүмкін болды. Оларды пайдалану бір секторға шектелмейді. құбырлар автомобиль, электроника, медицина және энергетика қолданылған.

Үлкен кемшілігі адам денсаулығына теріс әсер. Бөлшектер Қатерлі ісіктерді және қатерлі ісік туындатады, адамның денесін енгізу нанотрубки.

Маңызды аспектісі осы секторды қаржыландыру болып табылады. Сіз пайда үшін көп уақыт қажет Көптеген адамдар, ғылым инвестиция келмейді. Ал жұмыс істеп ғылыми-зерттеу зертханаларын жоқ нанотехнологиялардың дамуы мүмкін емес.

қорытынды

Көміртекті нанотүтікшелердің инновациялық технологиялар маңызды рөл ойнайды. Көптеген сарапшылар алдағы жылдары осы саланың өсуін болжап отыр. тауарлардың құнын төмендетуге мүмкіндік береді, ол өндірістік қуаты айтарлықтай өсуі болады. бағаның төмендеуіне, түтік үлкен сұранысқа ие болады, және көптеген құрылғылар мен жабдықтар үшін таптырмас материал болады.

Сондықтан, біз осы өнімдерді құрайды білдім.