Carbon nanotubes: framleiðsluaðferðum, notkun, eiginleikar

Orka er mikilvægur iðnaður, sem gegnir mikilvægu hlutverki í lífi fólks. Orka ástand lands veltur á vinnu margra vísindamanna í greininni. Í dag, þeir eru að leita að öðrum orkugjöfum. Í þessum tilgangi, eru þeir tilbúnir til að nota neitt úr sólarljósi og vatni, klára með loft orku. Búnaðurinn sem er fær um að búa til orku úr umhverfinu, er mjög vel þegin.

Yfirlit

Carbon nanotubes - a langur vals grafít flugvél með sívalningslaga. Venjulega, þykkt þeirra nær nokkrum tugum nanómetrar til nokkurra sentímetra langur. Í lok nanotube myndar kúlulaga höfuð sem er einn hluti af fullerene.

Það eru nokkrar tegundir af kolefni nanotubes: málmi og hálfleiðara. The aðalæð mismunur er núverandi leiðni. Fyrsta tegund er hægt að sinna núverandi við hitastig uppá 0 ° C, og annað - aðeins við hækkuð hitastig.

Carbon nanotubes: Properties

Flest nútíma þróun, svo sem hagnýta efnafræði eða nanótækni, í tengslum við nanotubes sem hafa kolefni beinagrind uppbyggingu. Hvað er það? Undir þessari uppbyggingu er átt við stórar sameindir, sem eru tengdir saman aðeins kolefnisatóm. Carbon nanotubes, sem eru byggðar á eiginleikum lokaðri skel formi, eru mjög virt. Enn fremur, myndun gögnunum eru sívalningslaga lögun. Slíkar rör er hægt að framleiða með því að rúlla grafít blöð, annaðhvort til að vaxa frá tilteknum hvata. Kolefni nanotubes, sem myndirnar eru sýndar hér að neðan, með óvenjulega uppbyggingu. Þeir koma í mismunandi stærðum og gerðum: einn-lag og multi-lag, beint og sinuous. Þrátt fyrir þá staðreynd að nanotubes eru nokkuð brothætt, þeir eru sterkasta efnið. Þess vegna hafa margar rannsóknir í ljós að þeir eru felast eiginleika, svo sem tensile og sveigjanlegan styrk. Undir aðgerð af alvarlegum vélrænni streitu, gera þætti þjóta ekki og brjóta ekki, það er hægt að stilla til mismunandi spennu.

Eituráhrif

Sem afleiðing af margra rannsóknir, kom í ljós að kolefni nanotubes geta valdið sömu vandamál eins og asbesttrefja í röð, þ.e.a.s. sem hafa margskonar illkynja æxli sem og lungnakrabbamein. Hve mikil skaðleg áhrif asbest fer eftir tegund og þykkt trefjum sínum. Vegna þess að kolefni nanotubes hafa litla þyngd og stærð, þeir koma inn auðveldlega í líkamann ásamt loftinu. Ennfremur, falla þau í brjósthimnu og eru í brjósti, og að lokum valdið ýmsum fylgikvillum. Vísindamenn gerð tilraun og verið blandað í matvælin hjá músum agnir nanotubes. Afurðir af litlum þvermál nánast ekki vera í líkamanum, en stærri - grafið í veggjum maga og valdið ýmsum sjúkdómum.

aðferðir til framleiðslu

Hingað til, það eru eftirfarandi aðferðir til að framleiða kolefni nanotubes hring gjald, eyðingar, gufu úrkomu.

Rafmagns útskrift. Blanda af (kolefni nanotubes, er lýst í þessari grein) i blóðvökva rafhleðslu, sem brennur með helíum. Slík aðferð er hægt að framkvæma með því að nota sérstakan tæknibúnað til framleiðslu á fullerenes. En aðrir hring stillingar eru notaðar í þessari aðferð. Til dæmis, núverandi þéttleika minnkar, og bakskautin notaðar mikla þykkt. Til að búa til andrúmsloft helíum er nauðsynlegt að hækka þrýsting þennan þátt. Carbon nanotubes fengin með því að úða. Að fjöldi þeirra hefur aukist, verður þú að slá inn grafít stangir hvata. Í flestum tilvikum, sem er blanda af mismunandi hópa af málmi. Ennfremur, það er breyting á þrýstingi og aflið aðferð. Þannig, bakskauti pilla, og þar sem kolefnis nanotubes eru mynduð. Fullunnar vörur eru að hækka hornrétt frá bakskautið og safnað í knippi. Þeir hafa lengd 40 míkron.

Ablyasatsiya. Slík aðferð var fundin upp af Richard Smalley. kjarni hennar liggur í þeirri staðreynd að mismunandi gufa grafít yfirborð í kjarnaofni, starfa við hátt hitastig. Carbon nanotubes eru mynduð með því að uppgufun grafíts í neðri hluta reactor. Cooling og safna þeim fer fram með því að nota kælingu yfirborð. Í fyrra tilvikinu, var fjöldi þátta er jöfn 60%, þá í þessari aðferð er tala aukist um 10%. Kostnaður við leysir absolyatsii aðferð er dýrari en allir aðrir. Almennt, einn-Walled nanotubes framleitt með því að breyta var hvarfhitanum.

The úrkomu úr gasfasanum. kolefni gufu úrkomu aðferð var fundin upp í lok 50s. En enginn hefði getað gert er ráð fyrir að með því er hægt að fá kolefni nanotubes. Svo, fyrst þú þarft að undirbúa yfirborð hvata. Eins og það kann að vera fínn agnir af ýmsum málma, t.d., kóbalt, nikkel og aðrir. Nanotubes eru að byrja að koma úr hvati lag. þykkt þeirra fer eftir stærð hvatað málm. Yfirborðið er hituð upp í hátt hitastig, og þá er það sem flytur að gas sem inniheldur kolefni. Meðal þeirra, - .., Metan, atsetelen, etanól, o.fl. Sem Með enn einni aðferð gas er ammoníak. Þessi framleiðsla aðferð er algengasta nanotubes. Ferlið sjálft fer fram á hinum ýmsu atvinnufyrirtækja, svo að minna fé er varið til framleiðslu á fjölda röra. Annar kostur þessarar aðferðar er að lóðréttir meðlimir geta fengist úr hvaða málm agnir sem þjóna sem hvati. Undirbúningur (kolefni nanotubes eru lýst á öllum hliðum) gert mögulegt að þakka að rannsóknir Suomi Iijima, sem sést undir smásjá fyrir útliti þeirra vegna nýmyndun kolefni.

Helstu tegundir

Carbon þættir eru flokkaðar í samræmi við fjölda lag. Einfaldasta gerð - einn Walled kolefni nanotubes. Hver þeirra hefur þykkt um 1 nm, og lengd þeirra getur verið miklu meiri. Ef við lítum á uppbyggingu, varan lítur út eins og grafít hula með sexhyrndar rist. Í hornum sínum staðsett kolefni. Þannig, rörið hefur sívalningslaga lögun, sem hefur neinum samskeytum. Efri hluti lokast hettur tæki sem samanstendur af fullerene sameindir.

Næsti skjár - multiwall kolefni nanotubes. Þau samanstanda af nokkrum lögum af grafíti, sem eru staflað í laginu eins og strokka. Fjarlægðin milli lokanna er haldið 0,34 nm. Uppbygging af þessu tagi er lýst með því að nota tvær aðferðir. Á fyrstu, multi-rör - nokkur hreiður einn vegg pípa sem lítur út eins og rússnesku dúkkuna. Í öðru lagi eru multi-Walled nanotubes grafít blað sem er vafið nokkrum sinnum í kringum sig, sem er svipað og samanbrotna blaðið.

Carbon nanotubes: umsókn

Atriði eru glæný meðlimur í flokki nanóefni. Eins og áður hefur komið fram hafa þeir skrokknum uppbyggingu sem er frábrugðinn þeim eiginleikum grafít eða demantur. Það er því notað oftar en önnur efni.

Vegna slíkra eiginleika eins togstyrk, sveigjanlegan styrk, leiðni, eru notuð á mörgum sviðum:

• sem aukefni í fjölliður;
• hvati fyrir tæki lýsingu, auk íbúð pallborð sýna og símtól í fjarskiptanet;
• sem absorber af rafsegulbylgjur;
• máttur viðskipti;
• rafskaut í ýmsum gerðum rafgeyma;
• Geymsla af vetni;
• framleiða skynjara og þétta;
• samsett framleiðslu og mögnun á byggingu þeirra og eiginleikum.

Fyrir mörgum árum, kolefni nanotubes, notkun sem er ekki takmörkuð við ákveðna iðnaði, notað í vísindarannsóknum. Slík efni hefur veika stöðu á markaðnum, þar sem það eru vandamál með stórum stíl framleiðslu. Annað mikilvægt atriði er hár kostnaður af nanotubes kolefni, sem er um 120 dollara perone grömmum af efninu.

Þau eru notuð sem grunn þáttur í framleiðslu margra samsett, sem eru notuð til að gera margar íþróttavörur. Annar iðnaður -avtomobilestroenie. Virkjun á nanotubes kolefni f faginu er minnkað þeim tilgangi að sjá Qölliður leiðandi eiginleika.

Stuðlinum varma leiðni nanotubes er nógu hátt, svo þeir geta vera notaður eins og a kælingu tæki fyrir mismunandi miklum búnaði. Einnig hafa þeir gert húfur sem eru fest við nemans rör.

Mikilvægustu forritum útibú eru tölvutækni. Vegna nanotubes eru sérstaklega flatskjársjónvörp sýna. Með hjálp þeirra getur þú dregið verulega úr the stærð af the tölva, svo og til að auka tæknilega frammistöðu sína. Tilbúinn búnaður mun vera nokkrum sinnum hærri en núverandi tækni. Á grundvelli þessara rannsókna, getur þú búið til hár-kinescopes.

Með tímanum, slöngur verða að nota ekki aðeins í rafeindatækni, en einnig heilsu og orkuiðnað.

framleiðslu

Kolefni rör, framleiðslu sem er dreift á milli tvenns konar þeim, jafnt dreift. Þ.e. MWNT framleiða miklu meira en SWNT. Annað konar gera í neyðartilvikum. Ýmsir fyrirtæki framleiða stöðugt kolefni nanotubes. En eftirspurn þeir nánast ekki nota, því að þeir kosta of mikið.

leiðtogar framleiðslu

Á þessari stundu, leiðandi stöðu í framleiðslu á kolefni nanotubes uppteknum Asíu, framleiðslugetu sem er hærra en 3 sinnum hærri en í öðrum löndum Evrópu og Ameríku. Einkum í framleiðslu á MWNT þátt í Japan. En önnur lönd, eins og Kóreu og Kína, ekki viðurkenna í þessu vísir.

Framleiðslu í Rússlandi

Innlend framleiðsla af kolefni nanotubes er langt að baki öðrum löndum. Í raun, allt veltur á gæðum rannsókna á þessu sviði. Það er ekki úthlutað nægilegt fé til þróunar vísinda og tækni miðstöðvar í landinu. Margir skynja ekki þróun nanótækni, vegna þess að ég veit ekki hvernig það er hægt að nota í iðnaði. Því umskipti til nýja hagkerfi liggur er alveg erfitt.

Því Rússneska forseti gefið út þá skipun, sem sett eru fram að þróun á ýmsum sviðum nanótækni, þ.mt kolefni frumefni. Í þessu skyni var sérstakur þróunaráætlun búin að framleiða eigin þeirra tækni. Fyrirtæki "Nanótækni" var búin til svo að allir staðir til voru gerðar ,. Starfsemi hennar var úthlutað mikið magn af fjárlögum. Það var hún sem ætti að stjórna hönnun, framleiðslu og framkvæmd í iðnaði af kolefni nanotubes. Upphæðin úthlutað til að eyða í þróun ýmissa rannsóknastofnana og rannsóknarstofum, auk hjálpa styrkja núverandi árangur innlendra vísindamanna. Einnig þessir sjóðir verða notaðar til kaupa á hágæða búnað til framleiðslu á kolefni nanotubes. Það ætti einnig að gæta af þeim tækjum sem mun vernda heilsu manna, þar sem efnið veldur ýmsum sjúkdómum.

Eins og áður hefur komið fram, allt vandamálið liggur í fjáröflun. Flestir fjárfestar vilja ekki að fjárfesta í rannsóknum og þróun, einkum í langan tíma. Öll fyrirtæki vilja sjá hagnað, en Nano-getur farið í mörg ár. Það er það sem ýtir fulltrúum lítilla og meðalstórra fyrirtækja. Að auki, án þess að opinber fjárfesting mun ekki að fullu að hefja framleiðslu á nanóefni. Annað vandamál er skortur á lagalegum grunni, þar er ekkert milliliður milli hinna ýmsu stigum starfseminnar. Því kolefni nanotube framleiðslu í Rússlandi, þar sem ekki er krafist, þarf ekki aðeins fjárhagslega, heldur einnig andlega fjárfestingu. Þótt Rússland er langt frá Asíulöndum sem eru leiðandi í þróun nanótækni.

Hingað til, þróun í greininni stunda efna deildum ýmissa háskóla í Moskvu, Tambov, Pétursborg, Novosibirsk og Kazan. Leiðandi framleiðendum kolefni nanotubes eru fyrirtæki "Garnet" og Tambov planta "Komsomolets".

Jákvæðar og neikvæðar hliðar

Meðal kostum sem við getum greina sérstaka eiginleika nanotubes kolefni. Þau eru endingargóð efni, sem er undir áhrifum af vélrænni streitu er ekki eytt. Þar að auki, þeir vinna vel í að beygja og teygja. Þetta var gert mögulegt vegna þess að lokað uppbyggingu ramma. notkun þeirra er ekki takmörkuð við einn geira. Rörin hafa verið notaðar í bílum, rafeindatækni, læknisfræði og orku.

Björt galli er neikvæð áhrif á heilsu manna. Agnir nanotubes sem koma inn á mannslíkamann, leiða til illkynja æxli og krabbamein.

Ómissandi þáttur er fjármögnun þessa geira. Margir vilja ekki að fjárfesta í vísindum, eins og þú þörf a einhver fjöldi af tími fyrir hagnaði. Og án þess að starfsemi rannsóknarstofur geta ekki verið þróun nanótækni.

niðurstaða

Kolefni nanotubes gegna mikilvægu hlutverki í nýstárlegri tækni. Margir sérfræðingar spá vexti þessa iðnaðar á næstu árum. Það verður veruleg aukning á framleiðslugetu, sem mun draga úr kostnaði vörunnar. Með lækkun á verði, rörið verður í gríðarlega eftirspurn, og mun verða ómissandi efni fyrir mörg tæki og búnað.

Svo fannst okkur hvað telst þessar vörur.