Ogljikove nanocevke: proizvodnja, uporaba, lastnosti

Energija je pomembna gospodarska panoga, ki ima pomembno vlogo v človeškem življenju. Stanje energije v državi, ki je odvisna od dela mnogih znanstvenikov v industriji. Danes so iskali alternativne vire energije. Za te namene so pripravljeni uporabiti karkoli, od sončne svetlobe in vode, na koncu pa zračnih sil. Oprema, ki je sposoben za pridobivanje energije iz okolja, ki je zelo cenjen.

Pregled

Ogljikove nanocevke - dolgotrajen valjani grafit ravnina s cilindrično obliko. Ponavadi, njihova debelina doseže več deset nanometrov do nekaj centimetrov dolge. Na koncu nanocevki tvori sferično glavo, ki je en del fulerena.

Obstajajo nekatere vrste ogljikovih nanocevk: kovinska in polprevodniškimi. Glavna razlika je sedanja prevodnost. Prvi tip lahko izvede tok pri temperaturi 0 ° C, in drugi - samo pri povišanih temperaturah.

Ogljikove nanocevke: lastnosti

Večina sodobnih trendov kot uporabno kemijo ali nanotehnologija, povezane z nanocevk, ki imajo skeletno strukturo ogljika. Kaj je to? V skladu s to konstrukcijo se nanaša na velike molekule, ki sta med seboj povezana samo ogljikove atome. Ogljikove nanocevke, ki temeljijo na lastnostih obliki zaprte lupine, so visoko cenjene. Poleg tega je tvorba podatkov so cilindrične oblike. Take cevi lahko pripravimo z valjanjem grafitne listov, bodisi da rastejo iz določenega katalizatorja. Ogljikove nanocevke, ki so prikazane slike spodaj, imajo nenavadno strukturo. Prihajajo v različnih oblikah in velikostih: enoplastne in večplastne, ravne in Valovi. Kljub temu, da so nanocevke precej krhek, so najmočnejši materiala. Kot rezultat, so številne študije pokazale, da so inherentne lastnosti, kot so natezne in upogibne trdnosti. Pod vplivom hude mehanske obremenitve, elementi ne hitite in ne zlom, ki je, lahko prilagodite na različne napetosti.

toksičnost

Kot rezultat številnih preiskavah je bilo ugotovljeno, da lahko ogljikove nanocevke povzročajo enake težave kot azbestna vlakna, tj ki imajo različne malignih tumorjev kot tudi pljučnega raka. Stopnja škodljivim azbesta je odvisen od vrste in debeline njenih vlaken. Ker imajo ogljikove nanocevke majhno težo in velikost, se lahko vstopijo v telo skupaj z zrakom. Nadalje, padejo v poprsnice in so vključeni v prsih, in sčasoma povzroči številne zaplete. Znanstveniki izvedla eksperiment in dodamo k živilom miši delcev nanocevk. Izdelki iz majhnega premera skoraj ni ostal v telesu, vendar večja - vkopana v stene želodca in povzročijo različne bolezni.

Metode priprave

Do danes so naslednje metode za proizvodnjo ogljikovih nanocevk loka stroške, ablacijo, naparjanje.

Električni izcedek. Priprava (ogljikove nanocevke so opisani v tem članku) v plazmi električnega naboja, ki gori s helijem. Tak postopek se lahko izvede z uporabo posebne tehnične opreme za proizvodnjo fulerenov. Vendar pa so drugi načini arc uporablja v tej metodi. Na primer, gostota toka zmanjša, in katode uporablja velike debeline. Ustvariti ozračje helija je potreben za dvig tlaka tega elementa. Ogljikove nanocevke pridobljen z brizganjem. Da se je njihovo število povečalo, morate vnesti v katalizator grafitnih palic. V večini primerov je mešanica različnih skupin kovine. Poleg tega je sprememba v tlaku in naprševanja metodo. Tako katodo pelete, in pri čemer so ogljikove nanocevke oblikovani. Končni izdelki so pravokotno dviga iz katode in zbrane v snope. Imajo dolžine 40 mikronov.

Ablyasatsiya. Tak način je izumil Richard Smalley. Njegovo bistvo je v tem, da je drugačen upari grafitno površino v reaktorju, ki delujejo pri visokih temperaturah. Ogljikove nanocevke so tvorjena z izhlapevanjem grafita v spodnjem delu reaktorja. Hlajenje in njihovo zbiranje poteka s pomočjo hladilne površine. V prvem primeru je število elementov je enako 60%, nato pa v tej metodi sliki povečala za 10%. Stroški laser absolyatsii metode je dražji od vseh drugih. Na splošno enostenske nanocevke s spreminjanjem reakcijsko temperaturo pripravimo.

Used iz plinske faze. ogljikovega Postopek naparevanja je izumil v poznih 50. letih. Vendar pa bi se nihče predvideti, da je z njim mogoče doseči ogljikove nanocevke. Torej, morate najprej pripraviti površino katalizatorja. Ker je lahko drobni delci različnih kovin, npr, kobalta, niklja in drugi. Nanocevke se pojavlja od katalizatorja plasti. Njihova debelina je odvisna od velikosti katalizirajo kovine. Površina se segreva do visoke temperature, in potem je oskrba z ogljikom, ki vsebuje plina. Med njimi, - .., metan, atsetelen, etanol, itd Kot nadaljnji postopek plin amoniak. Ta način proizvodnje je najpogostejši nanocevke. Sam proces poteka v različnih industrijskih podjetij, tako da je manj denarja porabili za izdelavo velikega števila cevi. Še ena prednost te metode je, da se vertikalna člani lahko dobimo iz kovinskih delcev, ki služijo kot katalizator. Priprava (ogljikove nanocevke so opisane na vseh straneh) mogoče na raziskave Suomi Iijima, ki opazimo pod mikroskopom za njihov videz kot posledica sinteze ogljika.

Glavne vrste

Ogljikove elementi so razvrščeni glede na število slojev. Najpreprostejša vrsta - enkratna stenami ogljikove nanocevke. Vsak od njih ima debelino okoli 1 nm, in njihova dolžina je lahko veliko večja. Če upoštevamo strukturo, izdelek izgleda grafitno oblogo uporabo šesterokotno mreže. V svojih tock nahaja oglja. Tako je cev ima cilindrično obliko, ki nima šive. Zgornji del zapre pokrovov naprave sestojijo iz fulerena molekul.

Naslednji pogled - multiwall ogljikove nanocevke. Sestavljeni so iz več plasti grafita, ki so zložene v obliki valja. The njima razdalja vzdržujemo pri 0,34 nm. Struktura tega tipa so opisane dva načina. Na prvi, multi-cev - nekaj ugnezdeni enim stene cevi, ki izgleda kot rusko lutko. V drugem, većstenska nanocevke so grafit stanja, ki se večkrat ovije okoli sebe, ki je podobna zloženem časopis.

Ogljikove nanocevke: aplikacije

Predmeti so popolnoma novi član razreda nanomaterialov. Kot smo že omenili, imajo strukturo trupa, ki se razlikuje od lastnosti grafita ali diamanta. Zato se uporablja bolj pogosto kot drugi materiali.

Zaradi teh lastnosti so natezne trdnosti, upogibne trdnosti, prevodnost, se uporabljajo na številnih področjih:

• kot dodatek za polimere;
• katalizator za svetlobne naprave, kot tudi ploščatih zaslonov in mobilnih telefonov v telekomunikacijskih omrežjih;
• kot absorber elektromagnetnega valovanja;
• pretvorbo električne energije;
• anode v različnih vrstah akumulatorjev;
• Shranjevanje vodik;
• proizvodnjo senzorjev in kondenzatorjev;
• Proizvodnja kompozitov in pomnoževanje njihovo strukturo in lastnosti.

Že vrsto let, ogljikove nanocevke, je uporaba, ki ni omejena na določeno industrijo, ki se uporabljajo na področju znanstvenih raziskav. Tak material ima šibek položaj na trgu, saj so težave z množično proizvodnjo. Druga pomembna točka je visoki stroški ogljikove nanocevke, ki je približno 120 dolarjev na en gram snovi.

Uporabljajo se kot osnovni element za proizvodnjo številnih kompozitov, ki se uporabljajo za izdelavo veliko športne opreme. Druga industrija -avtomobilestroenie. Funkcionalizacija ogljikovih nanocevk v stroki reduciramo subvencioniranju polimerih prevodne lastnosti.

Koeficient toplotne prevodnosti nanocevk je dovolj visoka, tako da se lahko uporablja kot hladilno napravo za različne masivno opremo. Prav tako so na kape, ki so pritrjeni na cevi sonde.

Najpomembnejša panoga aplikacije vključujejo računalniško tehnologijo. Zaradi nanocevke so predvsem zasloni ploskih. S pomočjo njih, lahko znatno zmanjša velikost računalnika, kot tudi za povečanje svoje tehnične zmogljivosti. Pripravljen oprema bo nekajkrat večji od trenutne tehnologije. Na podlagi teh študij, ki jih lahko ustvarite visoko-katodne cevi.

Sčasoma se bodo cevi se uporabljajo ne le v elektroniki, temveč tudi v zvezi z zdravjem in energetske sektorje.

proizvodnja

Carbon cevi, je proizvodnja, ki se razdeli med dvema vrstama njih, enakomerno porazdeljena. Tj, MWNT proizvajajo veliko več kot SWNT. Druga vrsta opravila v sili. Različne podjetja kontinuirno proizvodnjo ogljikovih nanocevk. Toda povpraševanje jih praktično ne uporabljajo, ker so stroški previsoki.

proizvodnja voditelji

Trenutno vodilni položaj v proizvodnji ogljikovih nanocevk zasedli azijskih državah, proizvodne zmogljivosti , ki je več kot 3-krat višja kot v drugih državah v Evropi in Ameriki. Zlasti je proizvodnja MWNT ukvarjajo na Japonskem. Toda tudi druge države, kot sta Koreja in Kitajska, niso dovolili tega kazalnika.

Proizvodnja v Rusiji

Domača proizvodnja ogljikovih nanocevk je daleč za drugimi državami. V bistvu je vse odvisno od kakovosti raziskav na tem področju. Tam se ne dodeli dovolj sredstev za razvoj znanstvenih in tehnoloških središč v državi. Mnogi ljudje ne dojemajo razvoj nanotehnologije, ker ne vem, kako se lahko uporablja v industriji. Zato je prehod na novo gospodarstvo poti poteka, je precej težko.

Zato je ruski predsednik izdal odlok, ki določa razvoj različnih področjih nanotehnologije, vključno z ogljikovimi elementov. V ta namen je bil poseben razvojni program ustvaril za izdelavo lastne tehnologije. Podjetje "nanotehnologije" je bila ustvarjena tako, da so bile vse točke, da ,. Njegovo delovanje je bilo dodeljeno znaten znesek iz državnega proračuna. To je bila ona, ki bi morali nadzorovati projektiranje, izdelavo in izvajanje v industrijskih aplikacijah ogljikovih nanocevk. Znesek, dodeljen porabiti za razvoj različnih raziskovalnih inštitutov in laboratorijev, pa tudi pomaga okrepiti obstoječe dosežke domačih znanstvenikov. Prav tako bo ta sredstva uporabiti za nakup visoko kakovostne opreme za proizvodnjo ogljikovih nanocevk. Prav tako bi moral skrbeti za tiste naprave, ki bo varoval zdravje ljudi, saj je material povzroča različne bolezni.

Kot je bilo že omenjeno, je celotna težava pri zbiranju sredstev. Večina vlagatelji ne želijo vlagati v raziskave in razvoj, zlasti za dolgo časa. Vsa podjetja želijo videti dobiček, vendar Nano-more iti več let. To je tisto, kar potisne predstavnike malih in srednje velikih podjetij. Poleg tega, ne da bi javne naložbe ne bo v celoti začel s proizvodnjo nanomaterialov. Drug problem je pomanjkanje pravne podlage, saj je med različnimi stopnjami poslovanja ni posrednika. Zato je proizvodnja ogljikovih nanocevk v Rusiji, ki ni trdil, zahteva ne le finančno, temveč tudi duševne naložbe. Medtem ko je Ruska federacija je daleč od azijskih držav, ki vodijo v razvoj nanotehnologije.

Do danes je razvoj v industriji, ki se ukvarjajo s kemičnimi oddelkov različnih univerzah v Moskvi, Tambov, Sankt Peterburgu, Novosibirsk in Kazan. Vodilni proizvajalci ogljikovih nanocevk so podjetje "granat" in Tambov obrat "Komsomolets".

Pozitivni in negativni vidiki

Med prednosti lahko ločimo posebne lastnosti ogljikovih nanocevk. So trpežnega materiala, ki je pod vplivom mehanske obremenitve ne uniči. Poleg tega delajo tudi na upogibanje in raztezanje. To je bilo mogoče zaradi zaprte strukture okvirja. Njihova uporaba ni omejena na eno področje. Cevi so bile uporabljene v avtomobilski, elektronike, medicine in energijo.

Velika pomanjkljivost, je negativni vpliv na zdravje ljudi. Delci nanocevke, ki vstopajo v človeško telo, povzroči malignih tumorjev in raka.

Pomemben vidik je financiranje tega sektorja. Mnogi ljudje ne želijo vlagati v znanost, kot ga potrebujete veliko časa za dobiček. In brez delovanju raziskovalni laboratoriji, ne more biti razvoj nanotehnologije.

zaključek

Ogljikove nanocevke igrajo pomembno vlogo pri inovativnih tehnologij. Mnogi strokovnjaki napovedujejo rast te industrije v prihodnjih letih. Tam bo v proizvodne zmogljivosti znatno povečanje, kar bo zmanjšalo stroške blaga. Z znižanjem cen, bo cev v veliko povpraševanje, in postal nenadomestljiv material za številne naprave in opremo.

Tako smo ugotovili, kaj pomeni teh izdelkov.