Nanotabung karbon: produksi, pamakéan, sipat

Hégarmanah nyaéta hiji industri penting, nu muterkeun hiji peran penting dina kahirupan manusa. Kaayaan énergi nagara gumantung kana karya loba élmuwan di industri. Dinten, aranjeunna neangan sumber énérgi alternatif. Pikeun tujuan ieu, aranjeunna daék ngagunakeun nanaon, da cahya panonpoé jeung cai, pagawean jeung kakuatan hawa. Parabot anu bisa ngahasilkeun énérgi tina lingkungan, ieu pisan ngaapresiasi.

gambaran

nanotabung karbon - a lengthy digulung grafit pesawat ku bentuk cylindrical. Biasana, ketebalan maranéhna ngahontal sababaraha puluhan nanométer ka sababaraha sénti panjang. Dina ahir nanotube nu ngabentuk hiji sirah buleud nu mangrupa salah sahiji bagian tina fullerene.

Aya sababaraha jenis nanotabung karbon: logam sarta semiconducting. Beda utama teh konduktivitas ayeuna. Jinis mimiti bisa ngalaksanakeun ayeuna dina suhu 0 ° C, sedengkeun nu kadua - hijina dina suhu luhur:.

nanotabung karbon: Sipat

Paling tren modern kayaning Applied Chemistry atanapi nanotéhnologi, dikaitkeun ka nanotabung nu mibanda struktur karbon rangka. Naon eta? Dina struktur ieu nujul kana molekul badag, nu mangrupakeun ukur atom karbon interconnected. nanotabung karbon, nu dumasar kana sipat wujud cangkang tutup, anu kacida hargana. Saterusna, formasi data anu sahiji bentuk cylindrical. tabung sapertos kitu bisa jadi disiapkeun ku rolling cadar grafit, boh tumuwuh tina katalis husus. nanotabung karbon, nu gambar anu ditingalikeun di handap, boga hiji struktur mahiwal. Éta datang dina wangun béda jeung ukuran: single-lapisan sarta multi-lapisan, lempeng tur sinuous. Najan kanyataan yén nanotabung nu geulis rapuh sipatna materi neneng. Hasilna, loba studi geus kapanggih anu sipatna sipat alamiah kayaning tensile jeung kakuatan flexural. Dina peta stres mékanis parna, unsur teu rurusuhan jeung ulah megatkeun, nyaeta, bisa nyaluyukeun kana tegangan béda.

karacunan

Salaku hasil tina sababaraha investigations, éta ieu kapanggih yén nanotabung karbon bisa ngabalukarkeun masalah anu sarua sakumaha serat asbés, i.e. gaduh rupa tumor ganas ogé kanker paru. Darajat pangaruh ngarugikeun asbés gumantung kana jenis jeung ketebalan tina serat na. Kusabab nanotabung karbon boga beurat leutik tur ukuranana, maranéhna gampang asupkeun awak bareng jeung hawa. Salajengna, aranjeunna digolongkeun kana pleura jeung nu kaasup dina dada, sarta pamustunganana ngabalukarkeun rupa-rupa komplikasi. Élmuwan dipigawé hiji percobaan sarta ditambahkeun kana kadaharan partikel beurit nanotabung. Produk tina diaméterna leutik ampir teu cicing dina awak, tapi gedé - ngali kana dinding lambung tur ngakibatkeun sagala rupa panyakit.

métode persiapan

Pikeun titimangsa, aya metodeu di handap ieu pikeun ngahasilkeun nanotabung karbon muatan arc, ablation, déposisi uap.

ngurangan listrik. Persiapan (nanotabung karbon digambarkeun dina artikel ieu) dina plasma tina muatan listrik, anu nundutan kalawan hélium. prosés Saperti bisa dipigawé ngagunakeun alat-alat teknis husus pikeun ngahasilkeun fulerin. Tapi modus arc lianna dipaké dina metoda ieu. Contona, dénsitas ayeuna nurun, jeung cathodes dipaké thicknesses badag. Pikeun nyieun hiji atmosfer hélium perlu pikeun ngangkat tekanan tina unsur ieu. nanotabung karbon diala ku nyemprot. Nu jumlahna maranéhna geus ngaronjat, anjeun kudu asup ka katalis rod grafit. Dina kalolobaan kasus, campuran Grup béda tina logam. Salajengna, aya parobahan dina tekanan sarta metoda sputtering. Ku kituna, hiji pellet katoda, sarta wherein nu nanotabung karbon kabentuk. produk réngsé téh rising perpendicularly ti katoda jeung dikumpulkeun kana bundles. Aranjeunna boga panjang 40 microns.

Ablyasatsiya. Metoda saperti ieu invented by Richard Smalley. panggih na perenahna di kanyataan yén beungeut vaporize grafit béda dina réaktor nu, operasi dina suhu luhur. nanotabung karbon kabentuk ku évaporasi grafit di bagian handap reaktor nu. Cooling tur ngumpul aranjeunna lumangsung ku cara maké permukaan cooling. Dina kasus nu pertama, jumlah unsur sarua jeung 60%, teras dina inohong metoda ieu ngaronjat ku 10%. Biaya metoda laser absolyatsii téh leuwih mahal ti sakabeh batur. Sacara umum, nanotabung single-walled disiapkeun ku cara ngarobah suhu réaksi.

Déposisi ti fase gas. Metoda déposisi uap karbon ieu nimukeun dina 50an telat. Tapi euweuh hiji bisa geus foreseen yén ku cara maké kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun ménta nanotabung karbon. Ku kituna, mimitina anjeun kudu nyiapkeun beungeut katalisna. Salaku meureun nya partikel denda rupa logam, e.g., kobalt, nikel jeung sajabana. Nanotabung nu dimimitian ka muncul ti lapisan katalis. ketebalan maranéhna gumantung kana ukuran catalyzing logam. beungeut geus dipanaskeun nepi ka suhu luhur, lajeng aya suplai karbon gas ngandung. Di antarana, - .., métana, atsetelen, étanol, jeung sajabana Salaku gas prosés satuluyna nya amonia. Metoda produksi Ieu teh nanotabung paling umum. Prosés sorangan lumangsung dina rupa usaha industri, sahingga nu kurang duit keur spent pikeun ngahasilkeun angka nu gede ngarupakeun tabung. Kauntungan sejen tina metoda ieu nyaeta yén anggota nangtung bisa dicokot ti sagala partikel logam anu ngawula ka salaku katalis. Persiapan (nanotabung karbon digambarkeun dina sadaya sisi) dimungkinkeun berkat panalungtikan Suomi Iijima, anu ditalungtik dina mikroskop pikeun penampilan maranéhanana salaku hasil tina sintésis karbon.

Jenis utama

elemen Karbon digolongkeun nurutkeun jumlah lapisan. Jenis pangbasajanna - single-walled nanotabung karbon. Tiap di antarana boga ketebalan ngeunaan 1 nm, sarta panjang maranéhanana bisa jadi loba gede. Lamun urang nganggap struktur, produk nu Sigana mah bungkus grafit maké grid héksagonal. Dina hucu na lokasina karbonna. Ku kituna, tabung ngabogaan wangun cylindrical, nu boga seams. Bagean luhur nutup Alat lids diwangun ku molekul fullerene.

view hareup - nanotabung karbon multiwall. Maranéhanana diwangun ti sababaraha lapisan grafit nu ditumpuk di bentuk silinder a. The therebetween jarak dijaga di 0,34 nm. Struktur tipe ieu dijelaskeun ngagunakeun dua padika. Dina mimitina, multi-tube - a nested pipe single-témbok sababaraha nu Sigana mah boneka Rusia. Dina kadua, nanotabung multi walled téh lambar grafit nu dibungkus sababaraha kali sabudeureun sorangan, nu sarupa jeung hiji koran narilep.

nanotabung karbon: aplikasi

Item nu brand anggota anyar di kelas nanomaterials. Sakumaha didadarkeun di saméméhna, maranéhna mibanda struktur tulang taleng anu beda sipat tina grafit atawa inten. Hal ieu ku kituna leuwih mindeng dipaké ti bahan lianna.

Alatan ciri kayaning kakuatan tensile, kakuatan flexural, konduktivitas, nu dipaké dina loba widang:

• salaku aditif pikeun polimér;
• katalis alat cahaya, ogé mintonkeun panel datar jeung héndsét dina jaringan telekomunikasi;
• salaku hiji absorber gelombang éléktromagnétik;
• konvérsi kakuatan;
• anodes dina rupa-rupa batré;
• Neundeun hidrogén;
• ngahasilkeun sensor na kapasitor;
• Produksi composites na Gedekeun struktur sarta sipat maranéhanana.

Salila sababaraha taun, nanotabung karbon, pamakéan nu teu dugi ka industri hususna, dipaké dina ieu panalungtikan ilmiah. bahan misalna boga posisi lemah di pasar, sakumaha aya masalah sareng Produksi badag skala. titik penting séjénna nyaéta biaya tinggi nanotabung karbon, nu ngeunaan 120 dollar per hiji gram tina zat.

Éta téh dipaké salaku unsur dasar pikeun ngahasilkeun loba composites, nu dipaké pikeun nyieun loba barang olahraga. Industri -avtomobilestroenie sejen. Functionalization nanotabung karbon dina seni nu diréduksi jadi endow polimér sipat conductive.

Koefisien of konduktivitas termal nanotabung nyaeta luhur cukup, ngarah bisa dipaké salaku alat cooling pikeun sagala rupa alat-alat masif. Ogé maranéhna geus dijieun caps nu napel na pipa usik.

Aplikasi cabang pangpentingna kaasup teknologi komputer. nanotabung alatan nu utamana mintonkeun datar-panel. Kalayan bantuan éta, anjeun nyata bisa ngurangan ukuranana komputer, kitu ogé pikeun nambahan kinerja teknis na. alat-alat siap bakal sababaraha kali leuwih gede dibandingkeun téhnologi kiwari. Dina dasar studi ieu, anjeun bisa nyieun tinggi-kinescopes.

Leuwih waktu, tabung bakal dipaké teu ngan dina éléktronika, tapi oge séktor kaséhatan sarta énergi.

produksi

tabung karbon, produksi nu geus disebarkeun antara dua rupa éta, merata disebarkeun. Ie, MWNT ngahasilkeun leuwih ti SWNT. Kadua jenis do di kaayaan darurat. Rupa-rupa firms terus ngahasilkeun nanotabung karbon. Tapi paménta éta maranéhna praktis teu make, sabab ngarugikeun teuing tinggi.

produksi pamingpin

Dina hadir, posisi ngarah dina produksi nanotabung karbon nempatan nagara Asia, kapasitas produksina anu leuwih luhur batan 3 kali leuwih luhur ti di nagara sejen Éropa jeung Amérika. Dina sababaraha hal, produksi MWNT geus kalibet di Jepang. Tapi nagara séjén, kayaning Korea jeung Cina, teu ngaku di indikator ieu.

Produksi dina Rusia

produksi domestik nanotabung karbon nyaéta jauh balik nagara séjén. Kanyataanna, sagalana gumantung kana kualitas hasil panalungtikan di wewengkon ieu. Aya henteu disadiakeun dana cukup keur ngembangkeun Elmu Pangaweruh jeung Teknologi puseur di nagara éta. Loba jalma teu ngarasa ngembangkeun nanotéhnologi, sabab kuring teu nyaho kumaha eta bisa dipaké dina industri. Ku alatan éta, transisi KA URANG SUNDA jalan satapak ékonomi ngalir nyaéta rada hésé.

Ku alatan éta, Presiden Rusia ngaluarkeun SK, anu susunan kaluar ngembangkeun sagala rupa wewengkon di nanotéhnologi, kaasup elemen karbon. Pikeun tujuan ieu, program ngembangkeun husus dijieun pikeun rancang sorangan téknologi. Parusahaan "Nanotechnologies" dijieun jadi yén sakabéh titik tina urutan Tembok diwangun ,. fungsi na ieu disadiakeun jumlah badag ti APBN. Ieu manehna anu kedah ngadalikeun desain, produksi jeung palaksanaan dina aplikasi industri nanotabung karbon. jumlah disadiakeun méakkeun dina ngembangkeun rupa institutes panalungtikan sarta laboratorium, kitu ogé mantuan nguatkeun prestasi aya élmuwan domestik. Ogé, dana ieu bakal dipaké pikeun meuli parabot kualitas luhur pikeun ngahasilkeun nanotabung karbon. Ogé kudu ngurus jalma sejen anu bakal ngajaga kaséhatan manusa, saprak bahan ngabalukarkeun rupa-rupa kasakit.

Sakumaha didadarkeun di saméméhna, sakabeh masalah perenahna di raising dana. Paling investor teu hayang investasi di panalungtikan sarta pamekaran, hususna keur lila. Sadaya usaha hoyong ningali untung, tapi Nano-bisa balik pikeun taun. Éta naon ngadorong wawakil usaha leutik sarta sedeng-ukuran. Sajaba ti éta, tanpa investasi publik moal pinuh ngamimitian produksi nanomaterials. masalah sejen nyaeta kurangna dasar hukum, saprak aya perantara antara rupa hambalan bisnis. Kituna, produksi karbon nanotube di Rusia, nu teu diaku, merlukeun teu ukur finansial, tapi ogé tina investasi méntal. Bari Féderasi Rusia téh tebih ti nagara Asia nu ngarah dina ngembangkeun nanotéhnologi.

Pikeun tanggal, kamajuan dina industri kalibet dina departemén kimia rupa paguron luhur Moscow, Tambov, St. Petersburg, Novosibirsk na Kazan. Pabrik ngarah nanotabung karbon nu teguh "Garnet" na Tambov tutuwuhan "Komsomolets".

aspék positif jeung negatif

Diantara kaunggulan urang bisa ngabedakeun sipat husus nanotabung karbon. Sipatna bahan awét, nu di handapeun pangaruh stres mékanis teu ancur. Sajaba ti éta, sabab tiasa dianggo oge di bending tur manjang. Ieu dimungkinkeun alatan struktur katutup pigura. pamakéan maranéhanana henteu dugi ka hiji séktor. The tabung geus dipaké dina otomotif, éléktronika, ubar na énergi.

aral badag mangrupa dampak negatif kana kaséhatan manusa. Partikel nanotabung ngasupkeun awak manusa, masihan naékna tumor ganas sarta kanker.

Hiji aspék nu penting teh pembiayaan sektor ieu. Loba jalma teu hayang investasi di sains, anjeun kudu loba waktu pikeun kauntungan. Na tanpa fungsi hiji laboratorium panalungtikan teu kaci ngembangkeun nanotéhnologi.

kacindekan

nanotabung karbon maénkeun peran utama dina téknologi inovatif. Loba ahli ngaduga tumuwuhna industri ieu dina taun datang. Bakal aya pinunjul dina kapasitas produksina, nu baris ngurangan biaya barang. Jeung panurunan harga, tabung bakal di paménta badag, sarta baris jadi hiji bahan irreplaceable keur loba alat jeung pakakas.

Ku kituna, urang kapanggih kaluar naon constitutes produk ieu.