Hiilinanoputkien: valmistus, käyttö, ominaisuudet

Energia on tärkeä ala, jolla on tärkeä merkitys ihmisen elämässä. Energia tila maan riippuu työstä monien tutkijoiden alalla. Nykyään ne etsivät vaihtoehtoisia energialähteitä. Näihin tarkoituksiin, ne ovat valmiita käyttämään mitään, auringonvalolta ja vettä, viimeistely ilmavoimat. Laitteet, joka pystyy tuottamaan energiaa ympäristöstä, on erittäin tervetullutta.

yleiskatsaus

Hiilinanoputket - pitkä kylmävalssatut grafiitti tasossa, jossa on sylinterimäinen muoto. Yleensä niiden paksuus saavuttaa useita kymmeniä nanometriä useita senttimetrejä pitkiä. Lopussa nanoputken muodostaa pallomainen pää, joka on yksi osa fullereeni.

On joitakin tyyppejä hiilinanoputkien: metalliset ja puolijohtavasta. Suurin ero on nykyinen johtavuus. Ensimmäinen tyyppi voi johtaa virtaa lämpötilassa 0 ° C, ja toinen - vain korkeissa lämpötiloissa.

Hiilinanoputkien: ominaisuudet

Useimmat modernit trendit, kuten Soveltavan kemian ja nanoteknologian liittyvät nanoputkia, joilla on hiili luusto. Mikä se on? Tämän rakenteen viittaa suuret molekyylit, jotka ovat yhteydessä toisiinsa vain hiiliatomeja. Hiilinanoputkia, jotka perustuvat ominaisuuksiin suljetun kuoren muodossa, arvostetaan. Lisäksi, muodostuminen tiedot ovat muodoltaan sylinterimäinen. Tällaiset putket voidaan valmistaa liikkuvan grafiitti levyt, joko kasvaa tietyn katalyytin. Hiilinanoputket, jotka kuvat on esitetty alla, ovat rakenteeltaan epätavallinen. Ne tulevat eri muotoisia ja kokoisia: yksikerroksinen ja monikerroksinen, suora ja kiemurteleva. Huolimatta siitä, että nanoputket ovat melko hauraita, ne ovat vahvin materiaali. Tämän seurauksena monet tutkimukset ovat osoittaneet, että ne ovat luontaisia ominaisuuksia, kuten veto- ja taivutuslujuus. Vaikutuksen alaisena vaikean mekaanista rasitusta, elementit älä kiirehdi eivätkä riko, eli voi sopeutua eri jännitteille.

myrkyllisyys

Seurauksena useiden tutkimusten, havaittiin, että hiilinanoputket voivat aiheuttaa samoja ongelmia kuin asbestikuidut, toisin sanoen, joissa on erilaisia pahanlaatuisia kasvaimia sekä keuhkosyöpä. Aste haitallista vaikutusta asbestin riippuu ja paksuus sen kuituja. Koska hiilinanoputkien on pieni paino ja koko, ne helposti kehoon yhdessä ilman kanssa. Lisäksi he joutuvat keuhkopussin ja sisältyvät rinnassa, ja lopulta aiheuttaa monenlaisia komplikaatioita. Tutkijat suoritti kokeen ja lisättiin ruokaan hiirten hiukkasten nanoputkien. Tuotteet halkaisijaltaan pieni melkein ei pysy kehossa, mutta suuremmat - kaivettiin seiniin mahassa ja aiheuttaa erilaisia sairauksia.

valmistusmenetelmiä

Tähän mennessä on seuraavat menetelmiä hiilinanoputkien kaari vastaa, ablaatio, kaasufaasipinnoitusta.

Sähköpurkaus. Valmistamiseksi (hiilinanoputkia on kuvattu tässä artikkelissa) plasmassa sähkövaraus, joka polttaa heliumilla. Tällainen prosessi voidaan suorittaa käyttämällä erityisiä teknisiä laitteiden tuotantoa fulleriinien. Mutta muut kaari tiloja käytetään tätä menetelmää. Esimerkiksi, nykyinen tiheys pienenee, ja katodit käytetään valtava paksuudet. Luoda ilmapiiri heliumin on tarpeen nostaa painetta tätä elementtiä. Hiilinanoputket on saatu sumuttamalla. Että niiden määrä on kasvanut, sinun on tultava grafiittisauvan katalysaattori. Useimmissa tapauksissa seos eri ryhmien metallia. Edelleen, on paineen muutos ja sputterointimenetelmällä. Siten, katodi pelletti, ja jossa hiilinanoputkia on muodostettu. Valmiit tuotteet nousevat kohtisuoraan katodi ja kerättiin nippuihin. Ne, joiden pituus on 40 mikronia.

Ablyasatsiya. Tällainen menetelmä keksi Richard Smalley. Sen ydin on se, että eri höyrystyvät grafiitti pinta reaktorissa, joka toimii korkeissa lämpötiloissa. Hiilinanoputkia on muodostettu haihduttamalla grafiitti alaosassa reaktorin. Jäähdytyksen ja kerätä ne tapahtuu avulla jäähdytyksen pinta. Ensimmäisessä tapauksessa, elementtien lukumäärä on yhtä suuri kuin 60%, niin tässä menetelmässä luku kasvoi 10%. Kustannukset laser absolyatsii menetelmä on kalliimpi kuin kaikki muut. Yleensä yhden nanoputkia on valmistettu muuttamalla reaktiolämpötilaa.

Laskeuma kaasufaasista. hiili kaasufaasimenetelmällä keksittiin myöhään 50s. Mutta kukaan ei olisi voinut ennakoida, että sen avulla on mahdollista saada hiilinanoputkia. Joten, ensin sinun täytyy valmistella katalyytin pintaan. Koska se voi olla hienojen hiukkasten eri metallien, esimerkiksi koboltti, nikkeli ja muut. Nanoputkia ovat alkaneet ilmenevät katalyyttikerroksen. Niiden paksuus riippuu koosta katalysoimaan metalli. Pinta kuumennetaan korkeaan lämpötilaan, ja sitten on kaasun, joka sisältää hiiltä. Niistä, - .., metaani, atsetelen, etanoli, jne. Tämän lisäksi menetelmä kaasu on ammoniakkia. Tämä valmistusmenetelmä on yleisin nanoputket. Itse prosessi tapahtuu eri teollisuusyrityksille, niin että vähemmän rahaa käytetään tuotantoa varten useita putkia. Toinen tämän menetelmän etu on, että pystyosien voidaan saada mistä tahansa metallista hiukkasia, jotka toimivat katalyyttinä. Valmistamiseksi (hiilinanoputkia on kuvattu puolelta) mahdollista ansiosta tutkimukseen Suomi Iijima, joka havaittiin mikroskoopilla niiden ulkonäön seurauksena synteesin hiiltä.

Päätyyppiä

Hiili elementit luokitellaan kerrosten lukumäärä. Yksinkertaisin laji - yksiseinämäisiä hiilinanoputkia. Jokainen niistä paksuus on noin 1 nm, ja niiden pituus voi olla paljon suurempi. Jos ajatellaan rakenne, tuote näyttää grafiitti Wrap käyttäen kuusikulmainen verkkoon. Sen kärjet sijaitsevat hiiltä. Siten, putki on lieriömäinen muoto, jossa ei ole saumoja. Yläosa sulkee kannet laitteisiin, jotka koostuvat fullereenimolekyylien.

Seuraava näkymä - monikerroksinen hiilinanoputkia. Ne koostuvat useista kerroksista grafiitti, jotka on pinottu sylinterin muotoinen. Niiden välistä etäisyyttä pidetään 0,34 nm. Rakenne Tämän tyyppisiä järjestelmiä kuvataan kahdella tavalla. Ensimmäisessä, multi-putki - muutama sisäkkäisiä yhden seinän putki, joka näyttää venäläinen nukke. Toisessa, multi-nanoputkia ovat grafiitti arkki, joka on kääritty useaan kertaan itsensä ympäri, joka on samanlainen kuin taitettu sanomalehti.

Hiilinanoputkien: sovelluksia

Tuotteet ovat upouusia luokan jäsentä nanomateriaalien. Kuten aikaisemmin on mainittu, ne ovat runkorakenteen, joka eroaa ominaisuuksista grafiitista tai timantti. Sen vuoksi käytetään useammin kuin muut materiaalit.

Koska sellaisia ominaisuuksia kuten vetolujuus, taivutuslujuus, johtavuus, käytetään monilla aloilla:

• lisäaineina polymeerien;
• katalyytti valaisimet, samoin kuin litteiden näyttöjen ja puhelimia tietoliikenneverkkojen;
• absorboijana sähkömagneettisia aaltoja;
• teho muuntaminen;
• anodien eri akku tyypit;
• Varastointi vety;
• tuottavat anturit ja kondensaattorit;
• komposiittien tuotannon ja monistuksen niiden rakenne ja ominaisuudet.

Useiden vuosien ajan, hiilinanoputket, joiden käyttöä ei ole rajoitettu erityisesti teollisuudessa, käytetään tieteellisessä tutkimuksessa. Tällainen materiaali on heikko asema markkinoilla, koska on olemassa ongelmia suuren mittakaavan tuotantoon. Toinen tärkeä seikka on korkeat kustannukset hiilinanoputkien, joka on noin 120 dollaria per yksi gramma ainetta.

Niitä käytetään peruselementti tuotantoon monien komposiitit, joita käytetään tekemään monia urheilukauppa. Toinen alan -avtomobilestroenie. Hiilinanoputkien funktionalisointiin alalla pelkistetään antaa polymeerejä johtavia ominaisuuksia.

Lämmönjohtavuuskerroin nanoputkia on riittävän korkea, jotta niitä voidaan käyttää jäähdytyslaitetta eri massiivinen laitteita. Lisäksi he ovat tehneet korkit, jotka on kiinnitetty anturin putkia.

Tärkein haara käyttökohteita ovat tietotekniikkaa. Johtuen nanoputket ovat erityisen litteissä näytöissä. Avulla niitä, voit merkittävästi pienentää tietokoneen sekä kasvattaa tekninen suorituskyky. Ready laitteita on useita kertoja suurempi kuin nykytekniikalla. Pohjalta näiden tutkimusten, voit luoda korkean kinescopes.

Ajan putket voidaan käyttää paitsi elektroniikkaa, mutta myös terveyden ja energian aloilla.

tuotanto

Hiili putket, joiden tuotanto on jaettu kahdenlaisia niistä, tasaisesti jakautunut. Eli MWNT tuottaa paljon enemmän kuin SWNT. Toinen laji toimia hätätilanteessa. Eri yritysten tuottaa jatkuvasti hiilinanoputkia. Mutta kysyntä he käytännössä eivät käytä, koska ne maksavat liian korkea.

johtajia tuotanto

Tällä hetkellä johtava asema tuotannon hiilinanoputkien miehitetty Aasian maissa, tuotantokapasiteetti on yli 3 kertaa suurempi kuin muissa maissa Euroopassa ja Amerikassa. Erityisesti tuotanto MWNT harjoittaa Japanissa. Mutta muissa maissa, kuten Koreassa ja Kiinassa, ei myöntävät tämän indikaattorin.

Tuotanto Venäjällä

Kotimainen tuotanto hiilinanoputkien on kaukana muissa maissa. Itse asiassa kaikki riippuu laadusta tutkimusta tällä alalla. Siellä ei ole varattu riittävästi varoja kehittäminen tieteen ja teknologian keskuksista. Monet ihmiset eivät pidä kehitystä nanoteknologian, koska en tiedä, miten sitä voidaan käyttää teollisuudessa. Siksi siirtyminen uuteen talouteen Reitti kulkee on varsin vaikeaa.

Siksi Venäjän presidentti antoi määräyksen, jossa esitetään kehittää erilaisia nanoteknologian, kuten hiiltä elementtejä. Tätä tarkoitusta varten erityinen kehitysohjelma luotiin valmistaa omia teknologioita. Yhtiö "Nanoteknologia" luotiin, jotta kaikki kohdat järjestyksessä tehtiin ,. Sen toiminta kohdistui huomattava määrä valtion budjetista. Juuri hän tulisi valvoa suunnittelu, tuotanto ja täytäntöönpano teollisissa sovelluksissa hiilinanoputkien. Siihen osoitetut varat viettää kehittämiseen eri tutkimuslaitosten ja laboratorioiden, sekä auttaa vahvistamaan nykyisiä saavutuksia kotimaisten tutkijoiden. Myös nämä varat käytetään hankintaan laadukkaita laitteiden tuotantoa hiilinanoputkien. Sen pitäisi myös huolehtia näiden laitteiden, joka suojaa ihmisten terveyttä, koska materiaali aiheuttaa erilaisia sairauksia.

Kuten aiemmin mainittiin, koko ongelma piilee varainhankintaan. Useimmat sijoittajat eivät halua investoida tutkimukseen ja kehitykseen, erityisesti pitkään. Kaikki yritykset haluavat nähdä voittoa, mutta Nano-voi mennä vuosia. Sitähän työntää edustajat pienten ja keskisuurten yritysten. Lisäksi ilman julkisia investointeja ei täysin tuotanto käynnistyy nanomateriaalien. Toinen ongelma on puute oikeusperusta, koska ei ole välittäjänä eri vaiheissa liiketoiminnan. Siksi hiilinanoputken Venäjällä tuotantoa, jota ei vaadita, edellyttävät paitsi taloudellisia, vaan myös henkistä investointeja. Vaikka Venäjä on kaukana Aasian maihin, jotka johtavat nanoteknologian kehittämiseen.

Tähän mennessä alan kehitystä harjoittavat kemiallisen osastojen yliopistojen Moskovan Tambovin, Pietarissa, Novosibirsk ja Kazanissa. Johtavista hiilinanoputkien ovat tiukkoja "Garnet" ja Tambovissa kasvi "Komsomolets".

Myönteisiä ja kielteisiä puolia

Niistä eduista voimme erottaa erityisominaisuudet hiilinanoputkien. Ne ovat kestävä materiaali, joka on vaikutuksen alaisena mekaaninen rasitus ei tuhoudu. Lisäksi ne toimivat hyvin taivutus ja venyttely. Tämä oli mahdollista, koska suljetun rakenteen kehyksen. Niiden käyttö ei rajoitu yhteen alaan. Putket on käytetty auto-, elektroniikka-, lääketieteen ja energiaa.

Valtava haittapuoli on kielteinen vaikutus ihmisten terveyteen. Hiukkaset nanoputkia syöttämällä ihmiskehoon, aiheuttaa pahanlaatuisia kasvaimia ja syöpää.

Oleellinen osa on rahoituksen tällä alalla. Monet ihmiset eivät halua investoida tieteeseen, kuin tarvitset paljon aikaa voiton. Ja ilman toimivaa tutkimuslaboratorioissa ei voi olla nanoteknologiakehityksen.

johtopäätös

Hiilinanoputket on tärkeä rooli innovatiivisia teknologioita. Monet asiantuntijat ennustavat kasvua tämän alan tulevina vuosina. Tulee kasvanut merkittävästi tuotantokapasiteettia, mikä vähentää kustannuksia tavaran. Kun hintojen lasku, putki tulee olemaan valtava kysyntä, ja tulee korvaamaton materiaali monille laitteille ja laitteita.

Joten, huomasimme, mikä muodostaa näitä tuotteita.