Nanorurki węglowe: produkcja, zastosowanie, właściwości

Energia jest ważnym przemysłem, który odgrywa ważną rolę w życiu człowieka. Stan energetyczny kraju zależy od pracy wielu naukowców w branży. Dziś są poszukiwania alternatywnych źródeł energii. W tym celu są gotowi użyć czegokolwiek, ze światła słonecznego i wody, kończąc sił powietrznych. Sprzęt, który jest w stanie generować energię z otoczenia, jest bardzo cenione.

Przegląd

Nanorurki węglowe – długi walcowane grafit płaszczyzny o kształcie cylindrycznym. Zwykle ich grubość osiąga wiele dziesiątek nanometrów do kilku centymetrów. Pod koniec nanorurki tworzy kulistą główkę, która jest jedną z części fulerenu.

Istnieją pewne typy nanorurek węglowych: metaliczne i półprzewodnikowe. Główną różnicą jest obecny przewodności. Pierwszy typ może przewodzić prąd, w temperaturze 0 ° C, a drugi – tylko w podwyższonych temperaturach.

Nanorurki węglowe: właściwości

Większość nowoczesnych trendy takie jak Applied Chemistry lub NANOTECHNOLOGY związane nanorurki, które mają strukturę szkieletu węglowego. Co to jest? W ramach tej konstrukcji odnosi się do dużej cząsteczki, które są połączone ze sobą wyłącznie atomy węgla. nanorurki węglowe, które są oparte na właściwościach z postaci zamkniętej powłoki, jest wysoko cenione. Ponadto tworzenie danych mają kształt cylindryczny. Takie rury mogą być wytwarzane przez walcowanie arkusze grafitowe, albo wzrost z określonego katalizatora. nanorurki węglowe, które zdjęcia są przedstawione poniżej, mają niezwykłą strukturę. Są one dostępne w różnych kształtach i rozmiarach: jednowarstwowych i wielowarstwowych prostych lub falisty. Pomimo faktu, że nanorurki są dość kruche, są najsilniejszym materiałem. W rezultacie, wiele badań wykazało, że są one nieodłączne właściwości, takie jak wytrzymałość na rozciąganie i zginanie. Pod wpływem silnego stresu mechanicznego, elementy nie spiesz się i nie pękają, czyli można dostosować do różnych napięć.

toksyczność

W wyniku różnych badań stwierdzono, że nanorurki węglowe może powodować takie same problemy, jak włókna azbestowe, to znaczy o różnych nowotworów złośliwych, a także raka płuc. Stopień niekorzystnego wpływu azbestu w zależności od rodzaju i grubości z jego włókien. Dlatego, nanorurki węglowe posiadają mały ciężar i wymiary, łatwo przedostają się do organizmu razem z powietrzem. Ponadto, wpadają w opłucnej i są wliczone w klatce piersiowej, a ostatecznie powodować wiele powikłań. Naukowcy przeprowadzono eksperyment i dodaje się do żywności cząstek myszy nanorurek. Produkty małej średnicy prawie nie pozostał w organizmie, ale większy – wykutych w ścianach żołądka i powodować różne choroby.

Sposoby wytwarzania

Do tej pory, istnieją następujące sposoby wytwarzania nanorurkami węglowymi ładunek łuku, ablację, osadzania z fazy gazowej.

wyładowanie elektryczne. Wytwarzanie (Nanorurki węglowe zostały opisane w tym artykule) w osoczu ładunku elektrycznego, który spala się helem. Taki proces może być wykonywane przy użyciu specjalistycznego sprzętu technicznego do produkcji fulerenów. Ale inne tryby łukowe są wykorzystywane w tej metodzie. Na przykład, gęstość prądu maleje, a katody wykorzystywane ogromne grubości. Aby stworzyć atmosferę helu jest konieczne, aby podnieść ciśnienie tego elementu. Nanorurki węglowe otrzymuje się przez natryskiwanie. Że ich liczba wzrosła, należy wprowadzić do katalizatora pręt grafitowy. W większości przypadków, mieszanina różnych grup metalu. Ponadto, nie jest to zmiana ciśnienia i sposobu rozpylania. Zatem osad katody, przy czym tworzą się nanorurki węglowe. Produkty gotowe rosną pionowo od katody i zbierane w wiązki. Mają one długość od 40 mikronów.

Ablyasatsiya. Taka metoda została wynaleziona przez Richard Smalley. Jego istota polega na tym, że różne powierzchnie odparowują grafitu w reaktorze, pracując przy wysokich temperaturach. Nanorurki węglowe są utworzone przez odparowanie grafitu w dolnej części reaktora. Chłodzenie i zbieranie ich odbywa się za pomocą powierzchni chłodzącej. W pierwszym przypadku liczba elementów jest równa 60%, to w tym sposobie postać wzrosła o 10%. Koszt laserowej metody absolyatsii jest droższe niż wszystkich innych. Generalnie jednościennej nanorurki wytwarzać zmieniając temperaturę reakcji.

Osadzanie z fazy gazowej. węgla metodą osadzania par wynaleziono w późnych latach 50-tych. Ale nikt nie mógł przewidzieć, że dzięki niemu możliwe jest uzyskanie nanorurki węglowe. Więc najpierw trzeba przygotować powierzchnię katalizatora. Ponieważ może to być drobne cząstki z różnych metali, na przykład kobalt, nikiel i inne. Nanorurki zaczynają wychodzić z warstwy katalizatora. Ich grubość zależy od wielkości katalizowania metalu. Powierzchnia jest ogrzewana do wysokiej temperatury, a następnie jest dostarczanie gazu zawierającego węgiel. Wśród nich, – .., metan, atsetelen, etanol, itd. W dalszym gazu procesowego jest amoniak. Ta metoda produkcji jest najczęściej nanorurki. Sam proces odbywa się w różnych zakładach przemysłowych, tak że mniej pieniędzy jest przeznaczana na produkcję dużej ilości rur. Kolejną zaletą tej metody jest to, że pionowe elementy mogą być uzyskane ze wszystkich cząstek metalowych, które służą jako katalizatora. Wytwarzanie (nanorurki węglowe są opisane we wszystkich stron) możliwa dzięki badaniom Suomi Iijima, który obserwuje się pod mikroskopem ich wyglądu w wyniku syntezy węgla.

Główne rodzaje

Elementy węgla są sklasyfikowane zgodnie z liczbą warstw. Najprostszym rodzajem – jednościenne nanorurki węglowe. Każdy z nich ma grubość wynoszącą około 1 nm, a ich długość może być znacznie większa. Jeśli weźmiemy pod uwagę strukturę, produkt wygląda grafitową folią używając sześciokątny siatki. W wierzchołków znajduje atomów węgla. Tak więc, tuba posiada cylindryczny kształt, w którym nie występują szwy. Górna część pokrywki zamyka się urządzenia, składające się z cząsteczek fulerenów.

Następny widok – wielościenne nanorurki węglowe. Składają się one z kilku warstw grafitu, które są ułożone w kształt cylindra. Odległość pomiędzy nimi jest utrzymywana na poziomie 0,34 nm. Struktura tego typu są opisane przy użyciu dwóch metod. W pierwszym, wielorurowy – kilka pod-rurze jednościenne, który wygląda jak rosyjski lalki. W drugim, wielościenne nanorurki grafitowy arkusz, który jest owinięta kilka razy wokół siebie, co jest podobne do zagiętej gazety.

Nanorurki węglowe: Aplikacje

Przedmioty są fabrycznie nowe członkiem klasy nanomateriałów. Jak wcześniej wspomniano, mają one strukturę szkieletową, która różni się od właściwości grafitu lub diamentu. To dlatego jest używana częściej niż inne materiały.

Ze względu na takie właściwości jak wytrzymałość na rozciąganie, zginanie, przewodność, stosuje się w wielu dziedzinach:

• jako dodatki do polimerów;
• Katalizator do urządzeń oświetleniowych, jak i płaskich wyświetlaczy i telefonów w sieciach telekomunikacyjnych;
• jako pochłaniacz fal elektromagnetycznych;
• konwersji mocy;
• anody w różnych typów baterii;
• Przechowywanie wodoru;
• produkcji czujników i kondensatory;
• Produkcja kompozytów i wzmocnienia ich struktury i właściwości.

Przez wiele lat, nanorurek węglowych, których stosowanie nie jest ograniczone do konkretnej branży, wykorzystywane w badaniach naukowych. Taki materiał ma słabą pozycję na rynku, tak jak pojawiają się problemy z produkcją na dużą skalę. Innym ważnym jest wysoki koszt nanorurek węglowych, która jest około 120 dolarów za jednego grama substancji.

Są one wykorzystywane jako podstawowy element do produkcji wielu materiałów kompozytowych, które są wykorzystywane do produkcji wielu towarów sportowych. Innym -avtomobilestroenie przemysł. Funkcjonalizacja nanorurek węglowych w tej dziedzinie techniki jest zmniejszona do nadać właściwości przewodzące polimery.

Współczynnik przewodności cieplnej nanorurek jest wystarczająco wysokie, aby mogły być stosowane jako urządzenie do chłodzenia różnych ciężki sprzęt. Również kapsle są wykonane, które są dołączone do przewodów sondy.

Najważniejsze aplikacje branżowe obejmują technologię komputerową. Due nanorurki są szczególnie płaskich monitorów. Dzięki nim można znacznie zmniejszyć rozmiar komputera, a także w celu zwiększenia jego wydajności technicznej. Sprzęt gotowy będzie kilka razy większy niż obecnie technologii. Na podstawie tych badań można tworzyć wysokiej kineskopy.

Z biegiem czasu, rury zostaną wykorzystane nie tylko w elektronice, ale także sektory zdrowia i energii.

produkcja

Rury węgla, których wytwarzanie jest rozdzielone na ich dwa rodzaje, równomiernie rozdzielone. Tj Mwnt produkować znacznie więcej niż SWNT. Drugi rodzaj robić w nagłych przypadkach. Różne firmy nieprzerwanie wytwarzanie nanorurek węglowych. Ale popyt praktycznie nie używam, bo kosztują zbyt wysokie.

produkcja liderów

Obecnie wiodącą pozycję w produkcji nanorurek węglowych zajęte krajach azjatyckich zdolność produkcyjną , która jest większa niż 3 razy wyższe niż w innych krajach Europy i Ameryki. W szczególności, produkcja Mwnt jest zaangażowany w Japonii. Ale inne kraje, takie jak Korea i Chiny, nie przyznają tego wskaźnika.

Produkcja w Rosji

krajowej produkcji nanorurek węglowych jest daleko w tyle za innymi krajami. W rzeczywistości wszystko zależy od jakości badań w tej dziedzinie. Nie jest alokowana wystarczających funduszy na rozwój ośrodków naukowych i technologicznych w kraju. Wiele osób nie postrzegają rozwój nanotechnologii, bo nie wiem, w jaki sposób może on być stosowany w przemyśle. Dlatego przejście do nowych tras szlaku gospodarka jest dość trudne.

Dlatego rosyjski prezydent wydał dekret, który określa rozwój różnych dziedzinach nanotechnologii, w tym pierwiastków węgla. W tym celu specjalny program rozwoju został stworzony do produkcji własnych technologii. Firma „Nanotechnologie” został stworzony tak, aby wszystkie punkty zostały wykonane ,. Jego funkcjonowanie przeznaczono znaczne kwoty z budżetu państwa. To ona powinna kontrolować projektowania, produkcji i wdrożenie w zastosowaniach przemysłowych nanorurek węglowych. Kwota przeznaczona wydać na rozwój różnych instytutów badawczych i laboratoriów, a także pomaga wzmocnić dotychczasowe osiągnięcia krajowych naukowców. Również te środki zostaną wykorzystane na zakup wysokiej jakości sprzęt do produkcji nanorurek węglowych. Należy również zadbać o tych urządzeniach, które będą chronić zdrowie ludzkie, ponieważ materiał powoduje wiele chorób.

Jak wcześniej wspomniano, cały problem leży w pozyskiwaniu funduszy. Większość inwestorów nie chce inwestować w badania i rozwój, zwłaszcza przez dłuższy czas. Wszystkie firmy chcą zobaczyć zysk, ale Nano-może przejść przez wiele lat. To co pcha przedstawicieli małych i średnich przedsiębiorstw. Ponadto, bez inwestycji publicznych nie będzie w pełni rozpocząć produkcję nanomateriałów. Innym problemem jest brak podstawy prawnej, ponieważ brak jest pośrednikiem między różnych etapach działalności. Dlatego produkcja nanorurek węglowych w Rosji, która nie jest twierdził, nie wymagają tylko finansowy, ale także inwestycji psychicznego. Mimo że Federacja Rosyjska jest daleko z krajów azjatyckich, które są liderami w rozwoju nanotechnologii.

Do tej pory, rozwój przemysłu zaangażowany w wydziałach chemicznych różnych uniwersytetach w Moskwie, Tambov, Petersburgu, Nowosybirsku i Kazaniu. Czołowi producenci nanorurek węglowych są twarde „Granat” i Tambow roślin „Komsomolec”.

aspekty pozytywne i negatywne

Wśród zalet można wyróżnić specjalne właściwości nanorurek węglowych. Są trwałym materiałem, który jest pod wpływem naprężeń mechanicznych nie jest zniszczona. Ponadto działają one dobrze na zginanie i rozciąganie. Stało się to możliwe dzięki konstrukcji zamkniętej ramy. Ich zastosowanie nie ogranicza się do jednego sektora. Rurki były stosowane w motoryzacji, elektronice, medycynie i energii.

Wadą jest ogromny negatywny wpływ na zdrowie ludzi. Cząsteczki nanorurki do organizmu ludzkiego do powstawania nowotworów złośliwych nowotworów.

Istotnym aspektem jest finansowanie tego sektora. Wiele osób nie chce inwestować w nauce, jak trzeba dużo czasu dla zysku. I bez funkcjonowania laboratoriów badawczych nie może być rozwój nanotechnologii.

wniosek

Nanorurki węglowe odgrywają ważną rolę w innowacyjnych technologiach. Wiele eksperci przewidują wzrost tej branży w nadchodzących latach. Nie będzie znaczący wzrost zdolności produkcyjnych, co zmniejszy koszty towarów. Ze spadkiem cen, rura będzie ogromne zapotrzebowanie, a staną się niezastąpionym materiałem do wielu urządzeń i sprzętu.

Tak, okazało się, co stanowi te produkty.