Szén nanocsövek előállítása, tulajdonságai

Az energia fontos iparág, amely fontos szerepet játszik az emberek életében. Az energia valamely országban függ a munka sok tudós az iparban. Ma ők keresnek alternatív energiaforrások. Ezekre a célokra, készek használni semmit, a napfény és a víz, befejező légi erő. A berendezés, amely képes generálni energiát a környezet, igen nagy népszerűségnek örvend.

áttekintés

A szén nanocsövek - hosszadalmas hengerelt grafit síkban egy hengeres alakú. Általában azok vastagsága eléri a több tíz nanométer több centiméter hosszú. Végén a nanocső képez gömb alakú feje van, amely egyik része a fullerén.

Vannak olyan típusú szén nanocsövek: fémes és félvezető. A fő különbség a jelenlegi vezetés. Az első típus folytathat aktuális hőmérsékleten 0 ° C, és a második - csak magasabb hőmérsékleten.

Szén nanocsövek tulajdonságai

A legtöbb modern irányzatok, például a Applied Chemistry, vagy nanotechnológia, kapcsolódik a nanocsövek, amelyek a szén-dioxid csontváz szerkezet. Mi ez? E szerkezet utal nagy molekulák, amelyek egymáshoz vannak csatlakoztatva csak szénatomokat. A szén nanocsövek, melyek tulajdonságai alapján a zárt héj formájában, nagyra értékelik. Továbbá, kialakulása az adatok a hengeres alakú. Az ilyen csövek állíthatók elő gördülő grafit lapok, akár nőni egy adott katalizátort. Szén nanocsövek képeket az alábbiakban mutatjuk be, hogy egy szokatlan szerkezetet. Jönnek a különböző formájú és méretű: egyrétegű és többrétegű, egyenes és kanyargós. Annak ellenére, hogy a nanocsövek nagyon törékeny, ezek a legerősebb anyag. Ennek eredményeként számos tanulmány kimutatta, hogy azok belső tulajdonságok, mint a szakítószilárdság és hajlítószilárdság. Az intézkedés alapján komoly mechanikai igénybevételnek, az elemek nem rohan, és nem bontják, azaz képes alkalmazkodni a különböző feszültségek.

toxicitás

Ennek eredményeként a többszörös vizsgálatok, azt találtuk, hogy a szén nanocsövek okozhat ugyanazokat a problémákat, mint azbesztszálak, azaz olyanokat, amelyek különböző rosszindulatú tumorok, valamint a tüdőrák. A foka kedvezőtlen hatása azbeszt típusától függ, és vastagsága a szálak. Mivel a szén nanocsövek egy kis súly és méret, akkor könnyen a szervezetbe a levegővel együtt. Továbbá esnek a mellhártya és szerepelnek a mellkas, és végül okozhat bonyodalmakat. A tudósok végeztek egy kísérletet, és hozzáadjuk az élelmiszer egerek részecskék nanocsövek. Termékek, kis átmérőjű szinte nem marad a szervezetben, de nagyobb - vájt a falak, a gyomor, ami a különböző betegségek.

előállítási módszerek

A mai napig, ott vannak a következő módszerek előállítására szén nanocsövek ív töltés, abláció, gőzfázisból.

Elektromos kisülés. Előállítása (a szén nanocsöveket ebben a cikkben ismertetett) a plazmában az elektromos töltés, amely elégeti a héliummal. Egy ilyen eljárás végezhető speciális műszaki berendezések gyártására Fullerének. De más arc módokat használjuk ebben az eljárásban. Például, az áramsűrűség csökken, és a katódok használt hatalmas vastagságú. Ahhoz, hogy olyan légkört teremthet a hélium szükséges emelni a nyomást az elem. A szén nanocsövek porlasztás útján kapott. Ez a szám nőtt, meg kell adnia egy grafit rúd katalizátor. A legtöbb esetben, a keverék különböző csoportok fém. Továbbá, van egy változás a nyomás és vákuumpárologtatásos eljárással. Így egy katód pellet, és ahol a szén nanocsövek vannak kialakítva. A kész termékek emelkednek merőlegesen a katód és gyűjtjük kötegek. Van egy hossza 40 mikron.

Ablyasatsiya. Egy ilyen eljárás feltalálója Richard Smalley. Ennek lényege abban a tényben rejlik, hogy a különböző vízképzésre grafit felületén egy reaktorban, magas hőmérsékleten működő. A szén nanocsövek vannak kialakítva a párolgás grafit alsó részében a reaktor. Hűtés és gyűjtése őket zajlik útján hűtőfelület. Az első esetben, az elemek száma egyenlő 60%, akkor ez a módszer a szám 10% -kal nőtt. Az ára lézeres absolyatsii eljárás drágább, mint a többiek. Általában, egyfalú nanocsövek elő a reakcióhőmérséklet.

A lerakódás a gázfázisból. szén gőzfázisú módszert találták a '50 -es évek végén. De senki sem láthatta előre, hogy segítségével meg lehet szerezni a szén nanocsövek. Tehát, először meg kell készíteni a felületet a katalizátor. Mivel lehet, hogy a finom részecskék a különböző fémek, például kobalt, nikkel és mások. Nanocsövek kezd kialakulni a katalizátor réteget. A vastagsága függ a méret a katalizáló fém. A felület melegítjük fel magas hőmérséklet, és ott van gázellátást tartalmazó szén. Közülük, - .., metán, atsetelen, etanol, stb Mint egy további eljárást gáz ammónia. Ez a gyártási eljárás a leggyakoribb nanocsövek. Maga a folyamat zajlik a különböző ipari vállalatok, így kevesebb pénzt költenek a termelés nagyszámú csövek. Egy másik előnye ennek a módszernek, hogy a függőleges elemek nyerhetők bármilyen fém részecskék szolgálnak a katalizátor. Előállítása (szén nanocsövek vannak leírva minden oldalról) tette lehetővé, találjon Suomi Iijima, akik megfigyelhető mikroszkóp alatt megjelenésük következtében a szintézis a szén.

A főbb típusai

Carbon elemek szerint osztályozzák a rétegek száma. A legegyszerűbb fajtája - egyfalú szén nanocsövek. Mindegyiküknek van egy vastagsága körülbelül 1 nm, és a hosszuk lehet sokkal nagyobb. Ha figyelembe vesszük a szerkezet, a termék úgy néz ki, mint a grafit pakolás egy hatszögletű rács. A csúcsa található szénatomok. Így, a cső hengeres alakú, amelynek nincs varratok. A felső rész lezárja fedelek készülékek álló fullerén-molekulák.

Következő nézet - többrétegű szén nanocsövek. Ezek közé tartozik a több réteg grafitból, hogy vannak halmozva a henger alakú. A távolság van közöttük tartjuk 0,34 nm. A szerkezet ilyen típusú leírt két módszerrel. Az első, több csövet - néhány beágyazott egyfalú cső, amely úgy néz ki, mint egy orosz baba. Egy második, többfalú nanocsövek grafitiap amely csomagolva többször maga körül, ami hasonlít egy összehajtogatott újság.

Szén nanocsövek alkalmazások

Az elemek teljesen új osztályának tagja nanoanyagok. Mint már korábban említettük, hogy van egy szövetváz szerkezetet, amely eltér a tulajdonságait a grafit vagy gyémánt. Ezért gyakrabban, mint más anyagok.

Mivel az ilyen jellemzőkkel rendelkezik, mint a szakítószilárdság, hajlítószilárdság, vezetőképesség, használják számos területen:

• mint segédanyagok polimerek;
• katalizátorként világító eszközök, valamint a lapos kijelzők és készülékek távközlési hálózatok;
• mint egy abszorber, elektromágneses hullámok;
• energia átalakítás;
• anódok különböző típusú elemeket;
• Hidrogén tárolása;
• termelő érzékelők és kondenzátorok;
• kompozitok előállítására és amplifikálására azok szerkezetének és tulajdonságainak.

Sok éven át, szén nanocsövek, amelyek használata nem korlátozódik egy adott iparágban, a tudományos kutatásban használt. Ezeket az anyagokat a gyenge pozícióját a piacon, mivel problémák vannak a nagyüzemi termelés. Egy másik fontos pont a magas költségek a szén nanocsövek, ami körülbelül 120 dollár egy gramm anyag.

Hozzá vannak szokva, mint alapvető eleme a termelés számos kompozitok, amelyek készítéséhez használt sok sportszerek. Egy másik ipari -avtomobilestroenie. Funkcionalizálása szén nanocsövek a szakterületen csökken, hogy ruházza fel polimerek vezetőképes tulajdonságokkal.

Hővezetési együtthatója a nanocsövek elég nagy, így lehet használni, mint egy hűtőberendezésben különböző masszív berendezések. Is tettek sapkák, amelyek mellett a próba csövek.

A legfontosabb ága alkalmazások közé számítástechnika. Due nanocsövek különösen lapos kijelzők. Segítségével őket, akkor jelentősen csökkenti a méret a számítógép, valamint hogy növelje a műszaki teljesítmény. Ready berendezések lesz többször is nagyobb, mint a jelenlegi technológiával. Az e tanulmányok alapján, akkor létrehozhat high-kineszkópok.

Idővel, a csöveket, amelyek nemcsak az elektronika, hanem az egészségügy és az energia szektorban.

termelés

Carbon cső, a termelés, amely eloszlik a kétféle ezek egyenletesen elosztva. Azaz, MWNT sokkal több, mint SWNT. A másik fajta teendő vészhelyzet esetén. Különböző cégek folyamatosan termelnek szén nanocsövek. De a kereslet gyakorlatilag nem használnak, mivel ezek ára túl magas.

vezetők termelés

Jelenleg a vezető pozícióját a nanocsövek előállítására elfoglalt ázsiai országokban, a termelési kapacitás , ami magasabb, mint 3-szor magasabb, mint más európai országokban és Amerikában. Különösen a termelés MWNT részt Japánban. De más országokban, például Koreában és Kínában, nem elismerni a mutató.

Oroszországi termelés

A hazai termelés szén nanocsövek messze elmarad más országokban. Tény, hogy minden attól függ, hogy a minősége a kutatás ezen a területen. Ott nem osztottak elegendő fedezetet a tudomány fejlődése és a technológiai központok az országban. Sokan nem érzékelik a fejlesztési nanotechnológia, mert nem tudom, hogyan lehet használni az iparban. Ezért az átmenet egy új gazdaság ösvény fut elég nehéz.

Ezért az orosz elnök rendeletet adott ki, amely meghatározza a fejlesztés különböző területein a nanotechnológia, beleértve a szén elemek. Erre a célra egy speciális fejlesztési programot azért hozták létre , hogy kifejlesszék saját technológiákat. Társaság „Nanotechnológia” jött létre, hogy minden ügyrendi készült ,. Működését különítettek el jelentős összeget az állami költségvetésből. Ez volt ő, aki kell ellenőrizni a tervezés, a gyártás és a végrehajtás ipari alkalmazásokban a szén nanocsövek. Az elkülönített összeg költeni a fejlesztés különböző kutatóintézetek és laboratóriumok, valamint segít megerősíteni az eddig elért hazai tudósok. Továbbá, ezek az alapok fogják használni a vásárlás kiváló minőségű berendezések gyártására szén nanocsövek. Azt is vigyázni ezek az eszközök, amelyek az emberi egészség védelme, mivel az anyag okozza a különböző betegségeket.

Mint már korábban említettük, az egész probléma abban rejlik, hogy pénzt gyűjtsön. A legtöbb befektető nem akar beruházni a kutatás és fejlesztés, különösen hosszú ideig. Minden vállalkozás szeretné látni a profit, de a Nano-mehet évekig. Ez az, amit kitolja képviselői a kis- és közepes méretű vállalkozások számára. Ezen túl, anélkül állami beruházás nem teljesen kezdi meg a termelést a nanoanyagok. A másik probléma az, hogy nincs jogi alapja, hiszen nincs közvetítő a különböző szakaszaiban az üzletet. Ezért a szén nanocső előállítási Oroszország, amely nem igényelt, nem csupán pénzügyi, hanem a mentális beruházás. Míg az Orosz Föderáció messze ázsiai országokban, amelyek vezető a fejlesztés a nanotechnológia.

A mai napig, fejlesztéseket az iparban foglalkozó kémiai osztályai különböző egyetemeken Moszkva, Tambov, St. Petersburg, Novoszibirszk és Kazan. A vezető gyártói szén nanocsövek cég „Garnet” és Tambov növény „Komsomolets”.

Pozitív és negatív vonatkozásai

Előnyei közé tudjuk megkülönböztetni a különleges tulajdonságait a szén nanocsövek. Ezek a tartós anyag, amely befolyása alatt mechanikai igénybevétel nem pusztult el. Ráadásul jól működik hajlító és nyújtás. Ez tette lehetővé, hogy a zárt szerkezetet a keret. Ezek használata nem korlátozódik egyetlen ágazatban. A csöveket használtak az autóipar, az elektronika, az orvostudomány és az energia.

Hatalmas hátránya, hogy a negatív hatását az emberi egészségre. Részecskék nanocsövek az emberi testbe kerülő, ad okot, hogy a rosszindulatú daganatok és a rák.

Egy lényeges szempont a szektor finanszírozását. Sokan nem akarnak beruházni a tudomány, mint amire szüksége van egy csomó időt a profit. És anélkül, hogy egy működő kutató laboratóriumok nem lehet a fejlődés a nanotechnológia.

következtetés

A szén nanocsövek jelentős szerepet játszanak az innovatív technológiákat. Sok szakértő azt jósolják, a növekedés ebben az iparágban az elkövetkező években. Lesz egy jelentős növekedése a termelési kapacitás, ami csökkenti a költségeit az áruk. Az árcsökkenést, a cső lesz óriási a kereslet, és lesz pótolhatatlan anyag többféle készülékek és berendezések.

Így megtudtuk, hogy mit jelent ezeket a termékeket.