Ugljikove nanocjevčice: proizvodnja, uporaba, svojstva

Energija je važan industrijski, koji igra važnu ulogu u ljudskom životu. Energija stanje zemlje ovisi o radu mnogih znanstvenika u industriji. Danas, oni su u potrazi za alternativnim izvorima energije. U tu svrhu, oni su spremni koristiti bilo što, od sunca i vode, završivši s klima moći. Oprema koja je u stanju generirati energiju iz okoliša, vrlo je cijenjen.

pregled

Nanocjevčice ugljika - dugotrajan valjanog grafitna ravnini s cilindričnog oblika. Obično, njihova debljina doseže nekoliko desetaka nanometara do nekoliko centimetara dugim. Na kraju nanocijevi stvara kuglaste glavice koji je jedan dio fulerena.

Postoje vrste ugljikovih nanocjevčica: metalik i poluvodički. Glavna razlika je trenutna vodljivost. Prvi tip može voditi tekući pri temperaturi od 0 ° C, a drugi - samo pri povišenim temperaturama.

Ugljikove nanocjevčice: svojstva

Većina modernih trendova, kao što su primijenjenu kemiju i nanotehnologije, povezane s nanocjevčica koje imaju koštane strukture ugljika. Što je to? Prema ovom sustavu odnosi se na velike molekule, koji su međusobno povezani samo atome ugljika. Ugljikove nanocjevčice, koje se temelje na svojstvima zatvorenom obliku ljuske, visoko cijene. Nadalje, stvaranje podataka su cilindričnog oblika. Takve cijevi mogu se pripraviti valjanjem grafitne listova, bilo da rastu iz određenog katalizatora. Ugljikove nanocjevčice, koji su slike prikazane u nastavku, imaju neobičnu strukturu. Oni dolaze u različitim oblicima i veličinama: jednoslojni i multi-layer, ravnih i vijugav. Unatoč činjenici da su nanocijevi prilično krhka, oni su najjači materijal. Kao rezultat toga, mnoge studije su otkrili da su inherentna svojstva kao što su vlačna i čvrstoće na savijanje. Pod djelovanjem teškog mehaničkog stresa, elementi ne žurite i ne razbiti, to jest, može prilagoditi različitim naponima.

toksičnost

Kao rezultat višestrukih istraživanja, utvrđeno je da ugljikove nanocjevčice mogu izazvati iste probleme kao azbestnih vlakana, to jest ima raznih malignih tumora, kao i raka pluća. Stupanj nepovoljnog utjecaja azbesta ovisi o vrsti i debljini svojih vlakana. Budući da ugljikove nanocjevčice imaju malu težinu i veličinu, oni lako ući u tijelo zajedno sa zrakom. Nadalje, oni padaju u pleura i uključuju se u prsa, i na kraju izazvati niz komplikacija. Znanstvenici provodi eksperiment i dodan hrani kod miševa čestica nanocjevčice. Proizvodi malog promjera gotovo nije ostao u tijelu, ali veći - ukopana u zidove želuca i uzrokovati razne bolesti.

metode priprave

Do danas, postoje sljedeće metode za proizvodnju ugljikovih nanocjevčica luk naboj, ablacija, taloženje pare.

Električni izboj. Priprema (ugljikove nanocjevčice su opisani u članku) u plazmi električnog naboja, koji izgara helijem. Takav postupak može se provesti pomoću posebne tehničke opreme za proizvodnju fullerena. Ali i drugi načini luk se koriste u ovoj metodi. Na primjer, trenutna gustoća smanjuje i katode koristi velike debljine. Stvoriti atmosferu helija je potrebno podići pritisak tog elementa. Nanocjevčice ugljika dobiven sprejanjem. Da je njihov broj se povećao, morate ući u grafita štap katalizatora. U većini slučajeva, mješavina različitih skupina metala. Nadalje, tu je promjena tlaka i prskanja metodom. Tako, katodni pelete se dobiva, a u kojem su formirane atoma nanocjevčice. Gotovi proizvodi se diže okomito od katode i uzima u snopove. Oni imaju dužinu od 40 mikrona.

Ablyasatsiya. Takva metoda je izumio Richard Smalley. Njegova suština je u tome da različite isparavati grafit površine u reaktoru, koji djeluje pri visokim temperaturama. Nanocjevčice ugljika nastaju isparavanjem grafita u donjem dijelu reaktora. Hlađenje i njih skupa odvija pomoću rashladne površine. U prvom slučaju, broj elemenata jednak do 60%, a zatim u ovoj metodi slici povećana za 10%. Trošak laser absolyatsii metode je skuplji od svih ostalih. Općenito, pojedinačni stijenki nanocjevčice dobiva promjenom temperature reakcije.

Taloženje iz plinske faze. metoda ugljika naparavanje je izumio u kasnim 50-ih godina. No, nitko nije mogao predvidjeti da pomoću njega je moguće dobiti ugljikovih nanocjevčica. Dakle, prvo morate pripremiti površinu katalizatora. Kao što se može fine čestice različitih metala, npr, kobalt, nikal i druge. Nanocjevčice počinju pojavljivati iz katalizatora sloja. Njihova debljina ovisi o veličini katalizira metal. Površina se zagrijava na visokoj temperaturi, a zatim je opskrba plinom koji sadrži ugljik. Među njima, - .., metan, atsetelen, etanol, i sl Kao daljnji proces plina amonijaka. Ova metoda proizvodnje je najčešći nanocijevi. Sam proces odvija se u različitim industrijskim poduzećima, tako da je manje novca troši za proizvodnju velikog broja cijevi. Još jedna prednost ovog postupka je da se okomiti elementi mogu se dobiti od metalnih čestica koje služe kao katalizator. Priprema (ugljikove nanocjevčice su opisane na svim stranama) moguće zahvaljujući istraživanju Suomi Iijima, koji je uočiti pod mikroskopom za njihov izgled kao rezultat sinteze ugljika.

Glavne vrste

Carbon elementi su klasificirane prema broju slojeva. Najjednostavniji vrste - jednu stjenku ugljikove nanocjevčice. Svaki od njih ima debljinu od oko 1 nm, a njihova dužina može biti puno veći. Ako uzmemo u obzir strukturu, proizvod izgleda kao grafita folijom pomoću cilindrične mrežu. U svojim vrhovima postavljen atoma ugljika. Prema tome, cijev ima cilindrični oblik, koji nema šavova. Gornji dio zatvara poklopci uređaja koji se sastoji od fulerena molekula.

Sljedeći prikaz - multiwall ugljikove nanocjevčice. Se sastoje od nekoliko slojeva grafita koje se slažu u obliku valjka. Udaljenost između njih se održava na 0,34 nm. Struktura ovog tipa opisane pomoću dvije metode. Na prvom, multi-cijevi - nekoliko ugniježđena jednog zida cijevi koja izgleda kao ruski lutka. U drugoj, više stijenki nanocjevčice su grafit list koji je omotan nekoliko puta oko sebe, koji je sličan presavijenim novinama.

Ugljikove nanocjevčice: aplikacija

Stavke su potpuno novi član klase nanomaterijala. Kao što je ranije spomenuto, oni imaju strukturu trupa koji se razlikuje od svojstava grafita ili dijamant. Stoga se koristi češće od drugih materijala.

Zbog takvih karakteristika kao vlačne čvrstoće, čvrstoće na savijanje, vodljivost, koriste se u mnogim područjima:

• kao aditiva u polimere;
• katalizator za rasvjetnih uređaja, kao i ravnih ekrana i slušalica u telekomunikacijskim mrežama;
• kao apsorber elektromagnetskih valova;
• pretvorbu energije;
• anode u raznim vrstama baterija;
• Skladištenje vodika;
• proizvodnji senzora i kondenzatora;
• Proizvodnja kompozita i pojačanje njihove strukture i svojstva.

Već dugi niz godina, ugljikove nanocjevčice, čije korištenje nije ograničeno na određenu industriju, a koristi se u znanstvenim istraživanjima. Takav materijal ima slabu poziciju na tržištu, kao što su problemi s proizvodnjom velikih razmjera. Druga važna točka je visoka cijena ugljikovih nanocjevčica, što je oko 120 dolara po gramu tvari.

Oni se koriste kao osnovni element za proizvodnju mnogih kompozita, koji se koriste za izradu brojne sportske robe. Još jedna industrija -avtomobilestroenie. Funkciju ugljikovih nanocjevčice u struci se reducira podariti polimere vodljiva svojstva.

Koeficijent toplinske vodljivosti nanocjevčice je dovoljno visoka, tako da se mogu koristiti kao uređaj za hlađenje za razne masivne opreme. Isto su napravili kape koje su priključene na probu cijevi.

Najvažniji podružnice programi uključuju računalne tehnologije. Zbog nanocjevčice su posebno ravnih ekrana. Uz pomoć njih, možete značajno smanjiti veličinu računala, kao i da se poveća svoju tehničku izvedbu. Spremni oprema će biti nekoliko puta veća od sadašnje tehnologije. Na temelju tih istraživanja, možete stvoriti velike kinescopes.

Tijekom vremena, cijevi će se koristiti ne samo u elektronici, ali i sektore zdravstvene i energije.

proizvodnja

Carbon cijevi, proizvodnja koja je raspoređena između dvije vrste njih, ravnomjerno raspoređen. Tj MWNT proizvesti mnogo više od SWNT. Druga vrsta učiniti u slučaju nužde. Razne tvrtke kontinuirano proizvoditi ugljikovih nanocjevčica. Ali je potražnja oni praktično ne koriste, jer su cijene previsoke.

proizvodnja vođe

Trenutačno vodeći položaj u proizvodnji ugljikovih nanocjevčica okupirana azijske zemlje, proizvodni kapacitet koji je veći od 3 puta veća nego u drugim zemljama Europe i Amerike. Konkretno, proizvodnja MWNT se bavi u Japanu. Ali i druge zemlje, poput Koreje i Kine, nisu priznati u tom indikatoru.

Proizvodnja u Rusiji

Domaća proizvodnja ugljikovih nanocjevčica je daleko iza drugih zemalja. U stvari, sve ovisi o kvaliteti istraživanja u ovom području. Tu se ne dodjeljuje dovoljno sredstava za razvoj znanosti i tehnologije centara u zemlji. Mnogi ljudi ne vide razvoj nanotehnologije, jer ja ne znam kako ga se može koristiti u industriji. Dakle, prijelaz na nove ekonomije Staza prolazi je vrlo teško.

Dakle, ruski predsjednik izdao dekret, koji navodi na razvoj različitih područja nanotehnologije, uključujući ugljika elemenata. U tu svrhu, poseban program razvoja je stvoren za proizvodnju vlastite tehnologije. Tvrtka „Nanotehnologije” je nastao tako da su napravili sve točke reda ,. Njegov rad je dodijeljen znatnu količinu iz državnog proračuna. To je ona koja bi trebala kontrolirati dizajn, proizvodnju i primjenu u industrijskim primjenama ugljikovih nanocjevčica. Iznos potrošiti na razvoj različitih istraživačkih instituta i laboratorija, kao i pomoći u jačanju postojećih dostignuća domaćih znanstvenika. Također, ta sredstva će se koristiti za kupnju vrhunsku opremu za proizvodnju ugljikovih nanocjevčica. Također treba voditi brigu o tim uređajima koji će štititi ljudsko zdravlje, budući da je materijal uzrokuje razne bolesti.

Kao što je ranije spomenuto, cijeli problem leži u prikupljanju sredstava. Većina ulagača ne žele investirati u istraživanje i razvoj, posebno za dugo vremena. Sve tvrtke želite vidjeti profit, ali Nano može ići godinama. To je ono što gura predstavnike malih i srednjih poduzeća. Osim toga, bez javnih investicija neće u potpunosti pokrenuti proizvodnju nanomaterijala. Drugi problem je nedostatak zakonske osnove, budući da ne postoji posrednik između različitih faza poslovanja. Dakle, proizvodnja ugljičnog nanocijevi u Rusiji, što nije tvrdio, zahtijeva ne samo financijski, već i mentalne ulaganja. Iako je Ruska Federacija je daleko od azijskih zemalja koje su vodeći u razvoju nanotehnologije.

Do danas, kretanja u industriji koja se bavi kemijskim odjelima raznih sveučilišta u Moskvi, Tambov, St. Petersburg, Novosibirsk i Kazan. Vodeći proizvođači ugljikove nanocjevčice su čvrsti „Granat” i Tambov biljka „Komsomolets”.

Pozitivni i negativni aspekti

Među prednostima možemo razlikovati posebna svojstva ugljikovih nanocjevčica. Oni su izdržljiv materijal, koji je pod utjecajem mehaničkog naprezanja nije uništena. Osim toga, oni rade dobro na savijanje i istezanje. To je moguće zbog zatvorenog strukturu okvira. Njihova upotreba nije ograničena samo na jednom sektoru. Cijevi su korišteni u automobilskoj, elektronike, medicine i energije.

Ogroman nedostatak je negativan utjecaj na ljudsko zdravlje. Čestice nanocjevčice ulaze u ljudsko tijelo, dovesti do malignih tumora i raka.

Bitan aspekt je financiranje ovog sektora. Mnogi ljudi ne žele ulagati u znanost, kao što je potrebno puno vremena za profit. I bez funkcioniranje istraživačkih laboratorija ne može biti razvoj nanotehnologije.

zaključak

Ugljikove nanocjevčice igraju važnu ulogu u inovativnim tehnologijama. Mnogi stručnjaci predviđaju rast ove industrije u nadolazećim godinama. Tu će biti značajan porast proizvodnih kapaciteta, što će smanjiti troškove robe. Sa smanjenjem cijena, cijev će biti u velike potražnje, te će postati nezamjenjiv materijal za mnoge uređaje i opremu.

Dakle, saznali smo što čini ove proizvode.