نانولوله های کربنی: تولید، استفاده، خواص

انرژی یک صنعت مهم، که نقش مهمی در زندگی انسان بازی کرده است. وضعیت انرژی از یک کشور بستگی دارد در کار بسیاری از دانشمندان در صنعت است. امروز، آنها در حال جستجو برای منابع انرژی جایگزین. برای این منظور، آنها مایل به استفاده از هر چیز، از نور خورشید و آب، در پایان با قدرت هوا هستند. تجهیزات است که قادر به تولید انرژی از محیط زیست است، بسیار استقبال مینماید.

نمای کلی

نانولوله های کربنی - یک هواپیما گرافیت نورد طولانی با شکل استوانه ای. معمولا، ضخامت خود چند ده نانومتر می رسد تا چند سانتی متر طولانی است. در پایان از نانولوله به شکل یک سر کروی است که یک بخش از فولرین.

برخی از انواع نانو لوله های کربنی وجود دارد: و فلزی نیمه هادی. تفاوت اصلی هدایت فعلی است. نوع اول می تواند در دمای 0 ° C فعلی انجام، و دوم - تنها در دماهای بالا.

نانولوله های کربنی: خواص

ترین روند مدرن مانند شیمی کاربردی و یا فناوری نانو، مربوط به نانولوله که دارای ساختار اسکلتی کربن است. آن چیست؟ بر اساس این ساختار به مولکول های بزرگ، که پیوسته تنها اتم های کربن هستند اشاره دارد. نانولوله های کربنی، که در خواص به شکل پوسته بسته است، بسیار ارزشمند. علاوه بر این، تشکیل داده ها از شکل استوانه ای می باشد. چنین لوله ممکن است توسط نورد ورق های گرافیت، یا از یک کاتالیزور خاص رشد آماده شده است. نانولوله های کربنی، که تصاویر زیر نشان داده شده، یک ساختار غیر معمول است. تک لایه و چند لایه، راست و غیر مستقیم: آنها در اشکال و اندازه های مختلف آمده است. با وجود این واقعیت است که نانولوله ها به طور بسیار شکننده است.، آنها به قوی مادی هستند. در نتیجه، بسیاری از مطالعات نشان داده اند که آنها خواص ذاتی مانند کششی و استحکام خمشی می باشد. تحت عمل فشار مکانیکی شدید، عناصر عجله نیست و پاره کند، این است که می توانید به ولتاژهای مختلف را تنظیم کنید.

سمیت

به عنوان یک نتیجه از تحقیقات متعدد، مشخص شد که نانو لوله های کربنی می توانید مشکلات مشابه به عنوان الیاف آزبست، به عنوان مثال داشتن انواع تومورهای بدخیم و همچنین باعث سرطان ریه شود. درجه تاثیر نامطلوب آزبست بستگی به نوع و ضخامت الیاف آن است. از آنجا که نانولوله های کربنی وزن کوچک و اندازه، آنها به راحتی بدن همراه با هوا وارد کنید. علاوه بر این، آنها را به پرده جنب قرار می گیرند و در قفسه سینه شامل، و در نهایت باعث انواع عوارض. دانشمندان آزمایشی را به انجام و به مواد غذایی از ذرات موش نانولوله اضافه شده است. محصولات قطر کوچک تقریبا در بدن باقی نمی ماند، اما بزرگتر - حفر را به دیواره های معده و باعث بیماری های مختلف.

روش های آماده سازی

تا به امروز، از روش های زیر برای تولید نانولولههای کربنی شارژ قوس، فرسایش، رسوب بخار وجود دارد.

تخلیه الکتریکی. آماده سازی در پلاسما از بار الکتریکی، که با هلیوم می سوزاند (نانولوله های کربنی در این مقاله شرح داده شده). چنین فرایندی ممکن است با استفاده از تجهیزات فنی ویژه برای تولید فولرین انجام شده است. اما حالت قوس دیگر در این روش استفاده می شود. به عنوان مثال، چگالی جریان کاهش می یابد، و کاتد استفاده ضخامت بزرگ است. برای ایجاد یک فضای هلیوم به منظور بالا بردن فشار این عنصر ضروری است. نانولوله های کربنی به دست آمده توسط پاشش. که تعداد آنها افزایش یافته است، شما باید به یک کاتالیزور میله گرافیت را وارد کنید. در اغلب موارد، ترکیبی از گروه های مختلف از فلز است. علاوه بر این، تغییر در فشار و روش کندوپاش وجود دارد. بنابراین، یک پلت کاتد، و در جایی نانولوله های کربنی تشکیل شده است. محصولات تمام شده در حال افزایش عمود از کاتد و جمع آوری شده به بسته نرم افزاری. آنها طول 40 میکرون است.

Ablyasatsiya. این روش توسط ریچارد اسمالی اختراع شد. ذات آن نهفته است در این واقعیت است که سطح های مختلف تبخیر گرافیت در یک راکتور، در درجه حرارت بالا است. نانولولههای کربنی که از تبخیر گرافیت در بخش پایین تر از راکتور شکل گرفته است. خنک کننده و جمع آوری آنها می گیرد با استفاده از یک سطح خنک کننده. در مورد اول، تعداد عناصر در این روش شکل 10٪ افزایش یافته و به 60٪ برابر است، پس از آن. هزینه روش absolyatsii لیزری گران تر از همه دیگران است. به طور کلی، نانولوله های تک جداره آماده با تغییر دمای واکنش است.

رسوب از فاز گاز. روش رسوب بخار کربن در اواخر 50S اختراع شد. اما هیچ کس نمی تواند پیش بینی شده که با استفاده از آن ممکن است به دست آوردن نانولوله های کربنی. بنابراین، در ابتدا شما نیاز به آماده سازی سطح کاتالیزگر. همانطور که ممکن است ذرات ریز فلزات مختلف، به عنوان مثال، کبالت، نیکل و دیگران است. نانولوله شروع به از لایه کاتالیست پدیدار شود. ضخامت آنها بستگی به اندازه کاتالیز فلز. سطح به درجه حرارت بالا گرم می شود، و پس از آن است عرضه گاز حاوی کربن وجود دارد. در میان آنها، - ..، محیط زیست، atsetelen، اتانول، و غیره به عنوان یک گاز فرآیند بیشتر آمونیاک است. این روش تولید نانولوله شایع ترین است. این روند خود می گیرد در شرکت های مختلف صنعتی، به طوری که پول کمتر برای تولید تعداد زیادی از لوله به سر برد. یکی دیگر از این روش مزیت این است که اعضای عمودی ممکن است از هر گونه ذرات فلزی است که به عنوان کاتالیزور در خدمت دست آمده است. آماده سازی (نانولوله های کربنی در همه طرف شرح داده شده) ساخته شده با تشکر از امکان تحقیق فارسی ایجیما، که برای ظاهر خود را به عنوان یک نتیجه از سنتز کربن در زیر میکروسکوپ مشاهده کرد.

نوع اصلی از

عناصر کربن با توجه به تعداد لایه است. ساده ترین نوع - نانو لوله های کربنی تک دیواره. هر کدام از آنها دارای ضخامت حدود 1 نانومتر و طول آنها ممکن است بسیار بیشتر است. اگر ما ساختار را، کالا نظر می رسد مانند بسته بندی گرافیت با استفاده از یک شبکه شش ضلعی. در رأس آن واقع کربن. بنابراین، این لوله به شکل استوانه ای، که هیچ درز. در قسمت بالایی بسته درب دستگاه شامل مولکولهای فولرین.

نمایش بعدی - نانو لوله های کربنی چند جداره. آنها از چندین لایه از گرافیت است که در شکل یک استوانه انباشته است. therebetween فاصله است که در 0.34 نانومتر داشت. ساختار این نوع با استفاده از دو روش است. در اول، چند لوله - یک تو در تو لوله تک چند که شبیه عروسک روسی. در یک ثانیه، نانولوله چند دیواره ورق گرافیت است که چندین بار به دور خود پیچیده است که شبیه به یک روزنامه خورده.

نانولوله های کربنی: برنامه های کاربردی

آیتم ها عضو با نام تجاری جدید از کلاس نانومواد. همانطور که قبلا ذکر شد، آنها ساختار لاشه که از خواص گرافیت یا الماس متفاوت است. از این رو بیشتر از مواد دیگر استفاده می شود.

با توجه به ویژگی هایی مانند استحکام کششی، استحکام خمشی، هدایت، در بسیاری از مناطق استفاده می شود:

• به عنوان افزودنی برای پلیمرها
• کاتالیزور برای دستگاه های نورپردازی، و همچنین صفحه نمایش های تخت و گوشی در شبکه های مخابراتی؛
• بعنوان جاذب امواج الکترومغناطیسی.
• تبدیل قدرت؛
• آند در انواع مختلف باتری؛
• ذخیره سازی هیدروژن؛
• تولید سنسورها و خازن؛
• تولید کامپوزیت ها و تقویت ساختار و خواص آنها.

برای سال های بسیاری، نانولوله های کربنی، استفاده از آن است که به یک صنعت خاص محدود نمی شود، مورد استفاده در تحقیقات علمی است. چنین مواد دارای موقعیت ضعیف در بازار، به عنوان مشکلات با تولید در مقیاس بزرگ وجود دارد. نکته مهم دیگر، هزینه های بالای نانولوله های کربنی است که در حدود 120 دلار در هر یک گرم از این ماده است.

آنها به عنوان یک عنصر اساسی برای تولید بسیاری از مواد مرکب، که برای ساخت بسیاری از کالاهای ورزشی استفاده می شود. یکی دیگر از -avtomobilestroenie صنعت. عاملدار از نانولوله های کربنی در هنر کاهش می یابد به وقف پلیمرها خواص رسانا.

ضریب هدایت حرارتی نانولوله های اندازه کافی بالا است، به طوری که می توان آنها را به عنوان یک دستگاه خنک کننده برای تجهیزات مختلف گسترده استفاده می شود. همچنین آنها کلاه که به لوله های پروب وصل کرده اند.

مهم ترین کاربردهای شاخه شامل تکنولوژی کامپیوتر. نانولوله با توجه به ویژه صفحه نمایشهای تخت با. با کمک آنها، شما می توانید به طور قابل توجهی کاهش اندازه از کامپیوتر، و همچنین برای افزایش کارایی فنی آن است. تجهیزات آماده خواهد شد چندین بار بیشتر از تکنولوژی فعلی. بر اساس این مطالعات، شما می توانید بالا مغناطیسی ایجاد کنید.

با گذشت زمان، لوله خواهد شد نه تنها در الکترونیک بخش بهداشت و انرژی استفاده می شود، بلکه.

تولید

لوله های کربن، تولید است که بین دو نوع از آنها توزیع شده، به طور مساوی توزیع شده است. به عنوان مثال، MWNT تولید بسیار بیشتر از SWNT. نوع دوم انجام در مواقع اضطراری. شرکت های مختلف به طور مداوم تولید نانولوله های کربنی. اما تقاضا آنها عملا استفاده نمی، چرا که آنها بیش از حد بالا هزینه.

تولید رهبران

در حال حاضر، موقعیت پیشرو در تولید نانو لوله های کربنی کشورهای آسیایی، اشغال ظرفیت تولید است که بالاتر از 3 برابر بیشتر از دیگر کشورهای اروپا و امریکا. به طور خاص، تولید MWNT در ژاپن مشغول اند. اما کشورهای دیگر، مانند کره و چین، آیا در این شاخص نشدم.

تولید در روسیه

تولید داخلی از نانولوله های کربنی به مراتب پشت سر کشورهای دیگر است. در واقع، همه چیز بستگی به کیفیت تحقیقات در این زمینه. وجود دارد بودجه کافی برای توسعه مراکز علم و فناوری در کشور اختصاص داده است. بسیاری از مردم توسعه فناوری نانو درک نیست، چرا که من نمی دانم که چگونه می توان آن را در صنعت استفاده می شود. بنابراین، انتقال به یک اقتصاد جدید اجرا می شود دنباله کاملا دشوار است.

بنابراین، رئيس جمهور روسیه یک فرمان، که مجموعه از توسعه مناطق مختلف فناوری نانو، از جمله عناصر کربن صادر شده است. برای این منظور، یک برنامه توسعه خاص ایجاد شد به تولید خود فن آوری. شرکت "فناوری نانو" ساخته شد به طوری که تمام نقاط سفارش ساخته شد ،. عملکرد آن مقدار قابل توجهی از بودجه دولتی اختصاص داده شد. این او بود که باید در طراحی، تولید و پیاده سازی در کاربردهای صنعتی از نانولوله های کربنی را کنترل کنید. مقدار اختصاص داده شده به صرف در توسعه موسسات تحقیقاتی مختلف و آزمایشگاه ها، و همچنین کمک به تقویت دستاوردهای موجود از دانشمندان داخلی. همچنین، این وجوه خواهد شد برای خرید تجهیزات با کیفیت بالا برای تولید نانولولههای کربنی استفاده می شود. همچنین باید مراقبت از آن دستگاه هایی که به سلامت انسان محافظت را، از مواد باعث انواع بیماری.

همانطور که قبلا ذکر شد، طیف مشکل نهفته است در جمع آوری پول. بسیاری از سرمایه گذاران نمی خواهید به سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه، به ویژه برای یک مدت طولانی. همه کسب و کار می خواهید برای دیدن سود، اما نانو می تواند برای سال. این چیزی است که هل نمایندگان کسب و کارهای کوچک و متوسط. علاوه بر این، بدون سرمایه گذاری های عمومی نمی خواهد به طور کامل شروع تولید نانومواد. مشکل دیگر عدم مبنای قانون است و از آنجا که هیچ واسطه بین مراحل مختلف کسب و کار وجود دارد. بنابراین، تولید نانولوله های کربنی در روسیه، که ادعا نمی، نیاز به تنها مالی، بلکه سرمایه گذاری روانی نیست. در حالی که فدراسیون روسیه است به دور از کشورهای آسیایی که پیشرو در توسعه فناوری نانو.

تا به امروز، تحولات در صنعت در بخش شیمیایی دانشگاه های مختلف از مسکو، تامبوف، سنت پترزبورگ، نووسیبیرسک و Kazan مشغول اند. تولید کنندگان پیشرو از نانولوله های کربنی شرکت هستند "گارنت" و گیاه تامبوف "کومسومولتس".

جنبه های مثبت و منفی

از جمله مزایای استفاده ما می توانیم خواص ویژه ای از نانولوله های کربنی تمایز قائل شود. آنها مواد با دوام است که تحت تاثیر تنش های مکانیکی از بین می رود نیست. علاوه بر این، آنها به خوبی در خمش و کشش کار می کنند. این امر به دلیل ساختار بسته از قاب ساخته شده است. استفاده از آنها به یک بخش محدود نمی شود. لوله در خودرو، الکترونیک، پزشکی و انرژی استفاده شده است.

اشکال بزرگ تاثیر منفی بر سلامت انسان است. ذرات نانو لوله از ورود به بدن انسان، منجر به تومورهای بدخیم و سرطان است.

از جنبه های ضروری تامین مالی این بخش است. بسیاری از مردم نمی خواهند به سرمایه گذاری در علم، به عنوان شما نیاز به یک مقدار زیادی از زمان برای سود. و بدون عملکرد آزمایشگاه های تحقیقاتی نمی تواند توسعه فناوری نانو.

نتیجه

نانولوله های کربنی نقش عمده ای در فن آوری های نوین را بازی کند. بسیاری از کارشناسان پیش بینی رشد این صنعت در سال های آینده. وجود خواهد داشت یک افزایش قابل توجهی در ظرفیت تولید، که هزینه کالا را کاهش می دهد. با کاهش قیمت، لوله را در خواست بزرگ شود، و تبدیل به یک مواد غیر قابل تعویض برای بسیاری از دستگاه ها و تجهیزات.

بنابراین، ما از آنچه به منزله این محصولات است.