Koolstof nanobuise: produksie, gebruik, eienskappe

Energie is 'n belangrike bedryf, wat 'n belangrike rol in die mens se lewe speel. Die energie toestand van 'n land is afhanklik van die werk van baie wetenskaplikes in die bedryf. Vandag, is hulle op soek na alternatiewe energiebronne. Vir hierdie doeleindes, is hulle bereid om enigiets te gebruik, vanaf sonlig en water, afwerking met lug krag. Die toerusting wat in staat is om energie op te wek uit die omgewing, is baie hoog op prys gestel.

oorsig

Koolstof nanobuise - 'n lang gerol grafiet vliegtuig met 'n silindriese vorm. Gewoonlik, hulle dikte bereik 'n paar tien nanometer tot 'n paar sentimeter lank. Aan die einde van die tube vorm 'n sferiese kop wat een deel van Full Reen.

Daar is 'n paar vorme van koolstof nanobuise: metaal en half. Die belangrikste verskil is die huidige geleiding. Die eerste tipe kan stroom gelei by 'n temperatuur van 0 ° C, en die tweede - net by hoë temperature.

Koolstof nanobuise: eienskappe

Die meeste moderne neigings soos Toegepaste Chemie of nanotegnologie, gekoppel aan die nanobuise wat 'n koolstof skeletale struktuur het. Wat is dit? Onder hierdie struktuur verwys na groot molekules, wat met mekaar verbind net koolstofatome is. Koolstof nanobuise, wat gebaseer is op die eienskappe van die geslote dop vorm, word hoog aangeskryf. Verder vorming van die data is van silindriese vorm. Soos buise kan voorberei word deur die rollende grafiet velle, hetsy om te groei uit 'n spesifieke katalisator. Koolstof nanobuise, wat foto's hieronder getoon, het 'n ongewone struktuur. Hulle kom in verskillende vorms en groottes: enkel-laag en multi-laag, reguit en krom. Ten spyte van die feit dat die nanobuise is redelik broos, hulle is die sterkste materiaal. As gevolg hiervan, het baie studies het bevind dat hulle inherente eienskappe soos trek en buig sterkte. Onder die optrede van 'n ernstige meganiese spanning, moenie die elemente nie haastig en breek nie, dit wil sê kan aanpas by verskillende spannings.

toksisiteit

As gevolg van verskeie ondersoeke, is daar gevind dat koolstof nanobuise dieselfde probleme as asbesvesels, dit wil sê 'n verskeidenheid van kwaadaardige gewasse asook longkanker kan veroorsaak. Die graad van negatiewe invloed van asbes hang af van die tipe en dikte van die vesel. Omdat koolstof nanobuise het 'n klein gewig en grootte, hulle kom maklik die liggaam saam met die lug. Verder, val hulle in die pleura en is ingesluit in die bors, en uiteindelik 'n verskeidenheid van komplikasies veroorsaak. Wetenskaplikes het 'n eksperiment en bygevoeg om die kos van muise deeltjies nanobuise. Produkte van klein deursnee byna nie bly in die liggaam, maar groter - gegrawe in die mure van die maag en veroorsaak verskeie siektes.

metodes van voorbereiding

Tot op datum is, is daar die volgende metodes vir die vervaardiging van koolstof nanobuise boog beheer, ablasie, damp afsetting.

Elektriese ontlading. Voorbereiding van (koolstof nanobuise word beskryf in hierdie artikel) in die plasma van die elektriese lading, wat brand met helium. So 'n proses kan uitgevoer word met behulp van spesiale tegniese toerusting vir die produksie van fullerene. Maar ander boog modes word in hierdie metode. Byvoorbeeld, die huidige digtheid verlaag, en die katodes gebruik groot diktes. Om 'n atmosfeer van helium te skep, is dit nodig om die druk van hierdie element in te samel. Koolstof nanobuise verkry deur bespuiting. Dat hulle getal toegeneem het, moet jy in 'n grafiet stok katalisator te betree. In die meeste gevalle, 'n mengsel van verskillende groepe van metaal. Verder, daar is 'n verandering in druk en vacuüm metode. Dus, 'n katode klont, en waarin die koolstof nanobuise gevorm word. Klaar produkte word loodreg stygende uit die katode en ingesamel in bondels. Hulle het 'n lengte van 40 mikron.

Ablyasatsiya. So 'n metode uitgevind deur Richard Smalley. Die essensie lê in die feit dat verskillende verdamp grafiet oppervlak in 'n reaktor, wat teen hoë temperature. Koolstof nanobuise word gevorm deur die verdamping van grafiet in die onderste deel van die reaktor. Koel en hulle versamel vind plaas deur middel van 'n koel oppervlak. In die eerste geval, die aantal elemente is gelyk aan 60%, dan in hierdie metode figuur met 10% toegeneem. Die koste van laser absolyatsii metode is duurder as al die ander. Oor die algemeen, enkel-ommuurde nanobuise wat voorberei is deur die verandering van die reaksie temperatuur.

Die afsetting van die gasfase. koolstof afsetting damp metode is uitgevind in die laat 50s. Maar niemand kon voorsien dat deur middel van dit is moontlik om koolstof nanobuise verkry. So, die eerste wat jy nodig het om die oppervlak van die katalisator te berei. Soos dit mag wees fyn deeltjies van verskillende metale, bv kobalt, nikkel en ander. Nanobuise begin te voorskyn kom uit die katalisator laag. Hul dikte hang af van die grootte van kataliseer metaal. Die oppervlak verhit tot 'n hoë temperatuur, en dan is daar voorsiening van gas bevat koolstof. Onder hulle is, - .., metaan, atsetelen, etanol, ens As 'n verdere proses gas is ammoniak. Hierdie produksie metode is die mees algemene nanobuise. neem die proses self op verskeie industriële ondernemings, sodat minder geld bestee word vir die produksie van 'n groot aantal buise. Nog 'n voordeel van hierdie metode is dat die vertikale lede kan verkry word by enige metaal deeltjies wat dien as die katalisator. Voorbereiding van (koolstof nanobuise word beskryf aan alle kante) moontlik gemaak te danke aan navorsing Suomi Iijima, wat onder die loep geneem, omdat Hy hulle voorkoms as gevolg van die sintese van koolstof.

Die hooftipes

Koolstof elemente word geklassifiseer volgens die aantal lae. Die eenvoudigste soort - enkel-ommuurde koolstof nanobuise. Elkeen van hulle het 'n dikte van ongeveer 1 nm, en hul lengte kan veel groter wees. As ons kyk na die struktuur, die produk lyk soos grafiet wrap met behulp van 'n seskantige rooster. In sy hoekpunte geleë koolstowwe. So, die buis het 'n silindriese vorm, wat geen nate het. Die boonste deel sluit deksels toestelle wat bestaan uit Full Reen molekules.

Volgende siening - meerwandig koolstof nanobuise. Dit bestaan uit verskeie lae van grafiet wat gestapel in die vorm van 'n silinder. Die afstand therebetween gehandhaaf by 0.34 nm. Die struktuur van hierdie tipe word beskryf met behulp van twee metodes. Op die eerste, multi-buis - 'n paar sub-enkel-muur pyp wat lyk soos 'n Russiese pop. In 'n tweede, multi-ommuurde nanobuise is grafiet vel wat 'n paar keer is toegedraai rondom hom, wat soortgelyk is aan 'n gevoude koerant.

Koolstof nanobuise: aansoeke

Items is splinternuut lid van die klas van nanomateriale. Soos voorheen genoem, het hulle 'n karkas struktuur wat verskil van die eienskappe van die grafiet of diamant. Dit is dus meer dikwels gebruik as ander materiale.

As gevolg van sulke eienskappe soos treksterkte, buig sterkte, geleiding, word gebruik in baie gebiede:

• as bymiddels om polimere;
• katalisator vir beligting toestelle, asook platpaneelvertooneenhede en selfone in telekommunikasie netwerke;
• as 'n demper van elektromagnetiese golwe;
• krag omskakeling;
• anodes in verskillende tipes battery;
• Stoor van waterstof;
• vervaardiging sensors en kapasitors;
• saamgestelde produksie en versterking van hul struktuur en eienskappe.

Vir baie jare, koolstof nanobuise, is die gebruik van wat nie beperk tot 'n spesifieke bedryf, gebruik in wetenskaplike navorsing. Sodanige materiaal het 'n swak posisie in die mark, want daar is probleme met grootskaalse produksie. Nog 'n belangrike punt is die hoë koste van koolstof nanobuise, wat sowat 120 dollar per een gram van die stof.

Hulle word gebruik as 'n basiese element vir die produksie van baie samestellings, wat gebruik word vir die maak van baie sport goedere. Nog 'n bedryf -avtomobilestroenie. Functionalizatie van koolstof nanobuise in die kuns is verminder tot polimere doteren geleidende eienskappe.

Koëffisiënt van termiese geleidingsvermoë van nanobuise is hoog genoeg is, sodat dit gebruik kan word as 'n koel toestel vir verskeie massiewe toerusting. Ook het hulle pette wat verbonde is aan die ondersoek pype gemaak.

Die belangrikste tak aansoeke sluit rekenaartegnologie. As gevolg van nanobuise is veral plat-paneel vertoon. Met die hulp van hulle, kan jy aansienlik verminder die grootte van die rekenaar, sowel as sy tegniese prestasie te verhoog. Gereed toerusting sal 'n paar keer groter as die huidige tegnologie. Op grond van hierdie studies, kan jy 'n hoë-kinescopes skep.

Met verloop van tyd, sal die buise gebruik word nie net in elektronika, maar ook die sektore gesondheid en energie.

produksie

Koolstof buise, die produksie van wat versprei word tussen die twee soorte van hulle, eweredig versprei. Dit wil sê, MWNT produseer veel meer as SWNT. Die tweede soort doen in 'n noodgeval. Verskeie maatskappye voortdurend produseer koolstof nanobuise. Maar die vraag hulle prakties gebruik nie, omdat hulle te hoë koste.

leiers produksie

Op die oomblik is, die voorste posisie in die produksie van koolstof nanobuise beset Asiatiese lande, produksie kapasiteit wat hoër is as 3 keer hoër is as in ander lande van Europa en Amerika. In die besonder, is die produksie van MWNT betrokke in Japan. Maar ander lande, soos Korea en China, het nie toegee in hierdie aanwyser.

Produksie in Rusland

Binnelandse produksie van koolstof nanobuise is ver agter ander lande. Trouens, alles hang af van die kwaliteit van die navorsing op hierdie gebied. Daar is nie toegeken genoeg fondse vir die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie-sentrums in die land. Baie mense weet nie sien die ontwikkeling van nanotegnologie, want ek weet nie hoe dit gebruik kan word in die industrie. Daarom is die oorgang na 'n nuwe ekonomie roete lopies is baie moeilik.

Daarom is die Russiese president uitgereik 'n bevel, waarin die ontwikkeling van verskeie areas van nanotegnologie, insluitend koolstof elemente. Vir hierdie doel, is 'n spesiale program vir die ontwikkeling geskep om hul eie te vervaardig tegnologie. Maatskappy "Nanotegnologie" is geskep sodat alle punte van orde gemaak ,. Sy funksionering toegeken 'n aansienlike bedrag van die staat se begroting. Dit was sy wat die ontwerp, vervaardiging en implementering in industriële toepassings van koolstof nanobuise moet beheer. Die bedrag toegeken om te spandeer op die ontwikkeling van verskeie navorsingsinstitute en laboratoriums, asook help versterk die bestaande prestasies van binnelandse wetenskaplikes. Ook, sal hierdie fondse word gebruik vir die aankoop van 'n hoë gehalte toerusting vir die produksie van koolstof nanobuise. Dit moet ook sorg vir dié toestelle wat menslike gesondheid te beskerm, aangesien die materiaal veroorsaak dat 'n verskeidenheid van siektes.

Soos voorheen genoem, die hele probleem lê in die verhoging van fondse. Die meeste beleggers wil nie om te belê in navorsing en ontwikkeling, veral vir 'n lang tyd. Alle besighede wil 'n wins te sien, maar Nano-kan gaan vir jare. Dit is wat stoot die verteenwoordigers van klein en medium-grootte ondernemings. Daarbenewens, sonder openbare belegging sal nie ten volle begin produksie van nanomateriale. Nog 'n probleem is die gebrek aan wetlike basis, want daar is geen tussenganger tussen die verskillende stadiums van die besigheid. Daarom is die koolstof tube produksie in Rusland, wat nie opgeëis word nie, vereis nie net finansiële, maar ook van geestelike belegging. Terwyl die Russiese Federasie is ver van Asiatiese lande wat lei in die ontwikkeling van nanotegnologie.

Tot op datum, ontwikkelings in die bedryf betrokke is in die chemiese departemente van verskeie universiteite van Moskou, Tambov, St Petersburg, Novosibirsk en Kazan. Die voorste vervaardigers van koolstof nanobuise is ferm "Garnet" en Tambov plant "Komsomolets".

Positiewe en negatiewe aspekte

Onder die voordele kan ons die spesiale eienskappe van koolstof nanobuise onderskei. Hulle is 'n duursame materiaal, wat onder die invloed van meganiese spanning is nie vernietig nie. Daarbenewens werk hulle goed in buig en strek. Dit is moontlik gemaak te danke aan die geslote struktuur van die raam. Die gebruik daarvan is nie beperk tot een sektor. Die buise is gebruik in die motor, elektronika, medisyne en energie.

Groot nadeel is die negatiewe impak op menslike gesondheid. Deeltjies nanobuise toetrede tot die menslike liggaam, gee aanleiding tot kwaadaardige gewasse en kanker.

'N noodsaaklike aspek is die finansiering van hierdie sektor. Baie mense wil nie om te belê in die wetenskap, as jy 'n baie tyd vir wins nodig het. En sonder 'n funksionerende navorsingslaboratoria kan nie die ontwikkeling van nanotegnologie wees.

gevolgtrekking

Koolstof nanobuise speel 'n belangrike rol in innoverende tegnologie. Baie kenners voorspel die groei van die bedryf in die komende jaar. Daar sal 'n beduidende toename in produksie kapasiteit, wat die koste van die goedere sal verminder word. Met die afname in pryse, sal die tube in groot aanvraag, en sal 'n onvervangbare materiaal vir baie toestelle en toerusting word.

So, het ons uitgevind wat 'hierdie produkte.