Kulstofnanorør: produktion, anvendelse, egenskaber

Energi er en vigtig industri, som spiller en vigtig rolle i menneskets liv. Energien tilstand i et land afhænger af det arbejde af mange forskere i branchen. I dag er de søger efter alternative energikilder. Til disse formål de er villige til at bruge noget, mod sollys og vand, efterbehandling med luft magt. Det udstyr, som er i stand til at generere energi fra omgivelserne, er meget værdsat.

oversigt

Kulstof-nanorør - en langvarig rullet grafit fly med en cylindrisk form. Normalt deres tykkelse når tocifrede nanometer til flere centimeter lang. Ved afslutningen af nanorør danner et kugleformet hoved, som er en del af fulleren.

Der er nogle typer af kulstof nanorør: metalliske og halvledende. Den væsentligste forskel er den aktuelle ledningsevne. Den første type kan lede strøm ved en temperatur på 0 ° C, og den anden - kun ved forhøjede temperaturer.

Kulstofnanorør: egenskaber

De fleste moderne tendenser såsom Applied Chemistry eller nanoteknologi, knyttet til de nanorør, der har en carbon skeletstruktur. Hvad er det? Under denne struktur refererer til store molekyler, som er indbyrdes forbundne kun carbonatomer. Kulstof-nanorør, der er baseret på egenskaberne af den lukkede skalform, er meget værdsat. Endvidere dannelse af dataene har en cylindrisk form. Sådanne rør kan fremstilles ved valsning grafit ark, enten at vokse fra en specifik katalysator. Kulstof-nanorør, hvilke billeder er vist nedenfor, har en usædvanlig struktur. De kommer i forskellige former og størrelser: enkelt lag og flere lag, lige og bugtet. På trods af at nanorør er temmelig skrøbelige, de er de stærkeste materiale. Som følge heraf har mange undersøgelser vist, at de er iboende egenskaber såsom trækstyrke og bøjningsstyrke. Under påvirkning af alvorlig mekanisk belastning, behøver elementerne ikke haste og ikke bryder, der er, kan tilpasse sig til forskellige spændinger.

toksicitet

Som følge af flere undersøgelser blev det konstateret, at kulstof-nanorør kan forårsage de samme problemer som asbestfibre, dvs. der har en række maligne tumorer samt lungekræft. Graden af uheldig påvirkning af asbest afhænger af typen og tykkelsen af dets fibre. Fordi kulstof-nanorør har en lille vægt og størrelse, de let ind i kroppen sammen med luften. Endvidere de falder i lungehinden og indgår i brystet, og i sidste ende medføre en række komplikationer. Forskere gennemførte et eksperiment og tilsættes til fødevarer af mus partikler nanorør. Produkter med en lille diameter næsten ikke bo i kroppen, men større - gravet ind i væggene i maven og forårsage forskellige sygdomme.

fremstillingsmetoder

Til dato er der følgende fremgangsmåder til fremstilling af carbonnanorør bue ladning, ablation, dampaflejring.

Elektrisk udladning. Fremstilling af (carbon-nanorør er beskrevet i denne artikel) i plasmaet af den elektriske ladning, der brænder med helium. En sådan proces kan udføres ved hjælp af særlig teknisk udstyr til produktion af fullerener. Men andre bue tilstande anvendes i denne metode. For eksempel strømtætheden falder, og katoderne anvendes store tykkelser. For at skabe en atmosfære af helium er nødvendigt at hæve trykket af dette element. Kulstofnanorør opnået ved sprøjtning. At deres antal er steget, skal du indgå en grafit stang katalysator. I de fleste tilfælde en blanding af forskellige grupper af metal. Endvidere er der en ændring i tryk og sputtering metode. Således er en katode pellet, og hvor carbon-nanorør er dannet. Færdige produkter stiger vinkelret fra katoden og opsamles i bundter. De har en længde på 40 mikron.

Ablyasatsiya. En sådan metode blev opfundet af Richard Smalley. Dens essens ligger i det faktum, at forskellige fordampe grafit overflade i en reaktor, der arbejder ved høje temperaturer. Kulstofnanorør dannes ved fordampning af grafit i den nedre del af reaktoren. Afkøling og indsamling dem finder sted ved hjælp af en køleflade. I det første tilfælde, antallet af elementer er lig med 60%, så i denne fremgangsmåde tal steget med 10%. Omkostningerne ved laser absolyatsii metode er dyrere end alle de andre. Generelt, enkeltvæggede nanorør fremstilles ved at ændre reaktionstemperaturen.

Aflejringen fra gasfasen. carbon dampaflejringsmetode blev opfundet i slutningen af 50'erne. Men ingen kunne have forudset, at ved hjælp af det er muligt at opnå kulstof nanorør. Så skal du først forberede overfladen af katalysatoren. Som det kan være fine partikler af forskellige metaller, for eksempel cobalt, nikkel og andre. Nanorør er begyndt at dukke op fra katalysatorlaget. Deres tykkelse afhænger af størrelsen katalysere metal. Overfladen opvarmes til en høj temperatur, og så er der levering af gas, der indeholder carbon. Blandt dem, - .., Methan, atsetelen, ethanol, etc. Som en yderligere procesgas er ammoniak. Denne produktionsmetode er de mest almindelige nanorør. Selve processen foregår på forskellige industrivirksomheder, således at mindre penge bliver brugt til produktion af et stort antal rør. En anden fordel ved denne fremgangsmåde er, at der kan opnås de lodrette fra enhver metalpartikler, der tjener som katalysator. Fremstilling af (kulstof-nanorør er beskrevet på alle sider) gjort muligt takket være forskning Suomi Iijima, som observeret under mikroskop for deres udseende som et resultat af syntesen af carbon.

De vigtigste typer af

Carbon elementer klassificeres efter antallet af lag. Den enkleste form - single-walled carbon nanorør. Hver af dem har en tykkelse på ca. 1 nm, og deres længde kan være meget større. Hvis vi ser på strukturen, produktet ligner grafit wrap ved hjælp af en sekskantet gitter. I sine hjørner placeret carbonatomer. Røret har således en cylindrisk form, som ikke har nogen sømme. Den øvre del lukker lids indretninger bestående af fulleren molekyler.

Næste visning - flerlags kulstofnanorør. De består af flere lag af grafit, der er stablet i form af en cylinder. Afstanden derimellem holdes ved 0,34 nm. Strukturen af denne type er beskrevet under anvendelse af to metoder. På den første, multi-rør - et par indlejret single-væg rør, der ligner en russisk dukke. I et andet, flervæggede nanorør er grafit ark som er viklet flere gange rundt om sig selv, som ligner en foldet avis.

Kulstofnanorør: ansøgninger

Elementer er helt nye medlem af klassen af nanomaterialer. Som tidligere nævnt, har de en karkassestruktur som adskiller sig fra egenskaberne af grafit eller diamant. Det anvendes derfor oftere end andre materialer.

På grund af sådanne egenskaber som trækstyrke, bøjningsstyrke, ledningsevne, anvendes i mange områder:

• som additiver til polymerer;
• katalysator for lygter samt fladskærme og håndsæt i telekommunikationsnetværk;
• som en absorber af elektromagnetiske bølger;
• Power Conversion;
• anoder i forskellige batterityper;
• Oplagring af hydrogen;
• producerer sensorer og kondensatorer;
• kompositter produktion og amplifikation af deres struktur og egenskaber.

I mange år, kulstofnanorør, er brugen af hvilket ikke er begrænset til en bestemt branche, der anvendes i videnskabelig forskning. Et sådant materiale har en svag stilling på markedet, da der er problemer med produktion i stor målestok. Et andet vigtigt punkt er den høje pris på kulstof-nanorør, hvilket er omkring 120 dollars per et gram af stoffet.

De anvendes som et grundelement til fremstilling af mange kompositter, som anvendes til fremstilling af mange sportsudstyr. En anden industri -avtomobilestroenie. Funktionalisering af kulstof-nanorør i teknikken reduceres til udstyre polymerer ledende egenskaber.

Varmeledningskoefficient af nanorør er høj nok, så de kan bruges som en køleindretning for forskellige massiv udstyr. de har også gjort hætter, der er bundet til proben rør.

De vigtigste gren applikationer omfatter computerteknologi. Due nanorør er især fladskærme. Med hjælp fra dem, kan du reducere størrelsen af computeren, samt at øge sin tekniske præstationer. Klar udstyr vil være flere gange større end den nuværende teknologi. På basis af disse undersøgelser, kan du skabe høj storbilledfjernsynsprojektoerer.

Over tid vil rørene ikke kun bruges i elektronik, men også sundheds- og energiområdet.

produktion

Carbonrørene er produktionen af hvilken fordelt mellem de to former for dem, jævnt fordelt. Dvs., MWNT producere meget mere end SWNT. Den anden form for i nødsituationer. Forskellige virksomheder producerer kontinuerligt kulstof-nanorør. Men efterspørgslen de praktisk talt ikke bruge, fordi de koster for høj.

ledere produktion

På nuværende tidspunkt er den førende position inden for produktion af kulstofnanorør besatte asiatiske lande, produktionskapacitet , som er højere end 3 gange højere end i andre lande i Europa og Amerika. Især er produktionen af MWNT engageret i Japan. Men andre lande, såsom Korea og Kina, ikke indrømme i denne indikator.

Produktion i Rusland

Indenlandsk produktion af kulstofnanorør er langt bagefter andre lande. Faktisk alt afhænger af kvaliteten af forskningen på dette område. Der er ikke afsat tilstrækkelige midler til udvikling af videnskab og teknologi centre i landet. Mange mennesker ikke opfatter udviklingen af nanoteknologi, fordi jeg ikke ved, hvordan det kan bruges i industrien. Derfor er overgangen til en ny økonomi sti løber er ganske vanskeligt.

Derfor er den russiske præsident udstedte et dekret, der fastsætter udviklingen af forskellige områder af nanoteknologi, herunder kulstof elementer. Til dette formål blev et særligt udviklingsprogram skabt til at fremstille deres egne teknologier. Company "Nanoteknologi" blev oprettet, så der blev gjort alle punkter af ordre ,. Dets funktion blev tildelt et betydeligt beløb fra statsbudgettet. Det var hende, der skulle styre design, produktion og implementering i industrielle anvendelser af kulstof nanorør. Beløbet til bruge på udviklingen af forskellige forskningsinstitutter og laboratorier, samt bidrage til at styrke de eksisterende resultater af indenlandske forskere. Desuden vil disse midler blive anvendt til indkøb af udstyr af høj kvalitet til produktion af kulstofnanorør. Det bør også tage sig af de enheder, der vil beskytte menneskers sundhed, da materialet forårsager en række sygdomme.

Som tidligere nævnt, hele problemet ligger i at skaffe midler. De fleste investorer ikke ønsker at investere i forskning og udvikling, især for en lang tid. Alle virksomheder ønsker at se en fortjeneste, men Nano-kan gå i årevis. Det er, hvad skubber repræsentanter for små og mellemstore virksomheder. Desuden vil uden offentlige investeringer ikke fuldt starte produktion af nanomaterialer. Et andet problem er manglen på retsgrundlag, da der ikke er mellemled mellem de forskellige trin i virksomheden. Carbon nanorør produktion i Rusland, som ikke er hævdet, kræver ikke kun økonomisk, men også af mental investering. Mens Den Russiske Føderation er langt fra asiatiske lande, der er førende i udviklingen af nanoteknologi.

Til dato, udviklingen i branchen beskæftiger sig med kemiske afdelinger forskellige universiteter i Moskva, Tambov, St. Petersburg, Novosibirsk og Kazan. De førende producenter af kulstof-nanorør er faste "Granat" og Tambov plante "Komsomolets".

Positive og negative aspekter

Blandt de fordele, vi kan skelne de specielle egenskaber af kulstof nanorør. De er et holdbart materiale, som er under indflydelse af mekanisk belastning ikke ødelægges. Hertil kommer, de fungerer godt i bøje og strække. Dette blev gjort muligt på grund af den lukkede struktur af rammen. Deres anvendelse er ikke begrænset til én sektor. Rørene er blevet brugt i den automotive, elektronik, medicin og energi.

Kæmpe ulempe er den negative indvirkning på menneskers sundhed. Partikler nanorør ind i menneskekroppen, giver anledning til maligne tumorer og cancer.

Et vigtigt aspekt er at finansiere denne sektor. Mange mennesker ønsker ikke at investere i videnskab, som du har brug for en masse tid for profit. Og uden en fungerende forskningslaboratorier kan ikke være udvikling af nanoteknologi.

konklusion

Kulstof-nanorør spiller en stor rolle i innovative teknologier. Mange eksperter forudser vækst i denne industri i de kommende år. Der vil være en betydelig stigning i produktionskapaciteten, hvilket vil reducere omkostningerne ved varerne. Med faldet i priserne, vil slangen være i stor efterspørgsel, og vil blive en uerstattelig materiale til mange enheder og udstyr.

Så vi fandt ud af, hvad der udgør disse produkter.