Carbon nanotubes: өндүрүү, пайдалануу, касиеттери

Energy адамдын жашоосунда маанилүү ролду ойнойт маанилүү тармагы болуп саналат. бир өлкөнүн энергетикалык мамлекеттик тармагында, анын ичинде көптөгөн илимпоздор ишине көз каранды. Бүгүн, алар издеп жаткан энергиянын башка булактары. Бул максатта алар аба күч менен аяктап, күн нурунун таасиринен жана суудан, эч нерсе колдонууга даяр. чөйрөсүнөн энергияны алат жабдуулар абдан бааланат.

Жалпы маалыматтар

Carbon nanotubes - бир Cylindrical абалда менен узак чоюлган чалалга учак. Адатта, алардын туурасы бир нече см нанометр бир нече ондогон жетет. nanotube жылдын акырына карата абал боюнча fullerene бир бөлүгү болуп саналат тоголок башын түзөт.

көмүртек nanotubes бир нече түрү бар: металл жана semiconducting. негизги айырмачылык учурдагы өткөрүмдүүлүк болуп саналат. Биринчи түрү 0 ° C температурада учурдагы жасаса болот, ал эми экинчиси - бир гана бийик температурада.

Carbon nanotubes: касиеттери

көмүртек скелет түзүлүшүн бар nanotubes байланыштуу көбү ушундай Колдонмо химия же нанотехнология азыркы абалы. Бул эмне? Бул түзүмдүн алкагында өз ара бир гана көмүртек атомдору бар ири молекулалар, билдирет. жабык номиналдык түрүндө касиеттерине негизделген Carbon nanotubes, жогору бааланат. Мындан тышкары, маалымат түзүү Cylindrical абалда болот. Мындай түтүктөр белгилүү бир катализатор өсүшү үчүн да, чалалга барактарды тоголотуп даярдашы мүмкүн. картинки төмөндө көрсөтүлгөн Carbon nanotubes, өзгөчө бир түзүлүшкө ээ. түз жана аскаларга бир катмар жана көп кабаттуу, алар ар кандай калыптарга жана өлчөмдөрдө келет. nanotubes абдан алсыз экенине карабастан, алар күчтүү материал болуп саналат. Натыйжада, көптөгөн изилдөөлөр, алар, мисалы, музоо жана ийиминин күч катары мүнөздүү өзгөчөлүктөрү бар экенин байкашкан. оор механикалык стресс иш-чаранын алкагында, элементтер, башкача айтканда, жөнөшөт, аны ким жокко чыгара көрбө ар кандай тирешүүлөрдүн көнүп алат.

уулуу

бир нече изилдөөлөрдүн натыйжасында, ал көмүр nanotubes асбест жипчелери сыяктуу эле кыйынчылыктарга, шишиктерди ар түрдүү болгон б.а., ошондой эле өпкөнүн рак оорусу себеп болушу мүмкүн деп табылган. асбест терс таасиринин даражасы анын булаларынын түрү жана ичке болот. көмүртек nanotubes кичинекей салмагы жана көлөмү, себеби, алар аба оъой менен чогуу денеге кирет. Андан сырткары, алар pleura түшөт жана көкүрөгүнөн кирет жана бара-бара кыйындап ар кандай себеп. Илимпоздор эксперимент жүргүзүп, чычкандарга бөлүкчөлөр nanotubes тамак-аш менен кошо. кичинекей диаметри Products дээрлик денесинде калган жок, бирок көп - ашказан дубалына казып, ар кандай ооруларга жол ачат.

даярдоо ыкмалары

Бүгүнкү күнгө чейин, көмүртек nanotubes жасоо үчүн төмөнкүдөй ыкмалар жаасы буйрук бар, дамбалар, буу чыккан.

Электр агып. гелий менен күйгөн Электр заряды, плазма менен (көмүр nanotubes Бул макалада айтылган) даярдоо. Мындай жараян fullerenes өндүрүү үчүн атайын техникалык жабдууларды колдонуу менен ишке ашырылышы мүмкүн. Ал эми башка жазгы режимдери ушул ыкма колдонулат. Мисалы, азыркы тыгыздыгы азаят, жана аноддору зор жоондукта колдонулат. гелий маанайды түзүү үчүн бул элементтин басымын жогорулатуу үчүн зарыл. Carbon nanotubes чандатуу алынган. Алардын саны көбөйдү, сен чалалга таяк катализатордун киришибиз керек. Көпчүлүк учурларда, металлдын ар кандай топторунун аралашмасы. Андан тышкары, кысым көрсөтүүлөр жана түкүрүнүп ыкма бир өзгөрүү жок. Ошентип, катод бетонду жана көмүртек nanotubes пайда жиберсем. Кутучаларды катод тартып ийрилет жатат да, боо-боо чогултулат. Алар 40 микрон узундугу бар.

Ablyasatsiya. Мындай ыкма Ричард Smalley ойлоп тапкан. Анын өзөгү жогорку температурада иштеп, бир реакторунда чындыгында ал ар кандай бууланып чалалга бетин жатат. Carbon nanotubes реактордун төмөнкү бөлүгүндө структурасы боюнча буулануу аркылуу түзүлөт. Муздатуу, аларды терип жүргөн муздатуу жер аркылуу ишке ашат. Биринчи учурда, элементтердин саны 60% га барабар болсо, анда бул ыкма көрсөткүч 10% га өскөн. лазер absolyatsii ыкма наркы бардык башкаларга караганда кымбатыраак. Жалпысынан алганда, буга температурасы өзгөртүү тарабынан даярдалган бир курчалган nanotubes.

газ этабы тартып катмарланышы. көмүр буу Салымды ыкмасы аягында 50-жылдардын табылган. Бирок, эч ким ал аркылуу көмүр nanotubes алуу мүмкүн экенин алдын ала алмак. Ошентип, биринчи жолу сиз катализатордун бетин даярдашыбыз керек. ал ар кандай металлдардан жакшы бөлүкчөлөр болушу мүмкүн эле, мис, жазган, никелдин жана башкалар. Nanotubes катализатор катмары пайда кыла баштады. Алардын туурасы металлды катализаторлору өлчөмүнө жараша болот. беттик жогорку температурага чейин барбаш үчүн, ал эми андан кийин газ камтыган көмүртек менен камсыз кылуу бар. Алардын арасында, - .., метан, atsetelen, этанол, ж.б. катары андан ары кайра иштетүү газ аммиак болуп саналат. Бул өндүрүш ыкмасы таралган nanotubes болуп саналат. азыраак акча түтүк көп сандаган өндүрүү үчүн жумшалат деп жараян өзү ар кандай өнөр жай ишканалары болуп алат. Бул ыкма дагы бир артыкчылыгы тик мүчөлөрү катализатор катары кызмат кылган кайсы бир металл бөлүкчөлөр алынган болушу мүмкүн. (Көмүр nanotubes ар тараптан баяндалат) даярдоо көмүртек айкалышынын натыйжасы катары, алардын сырткы көрүнүшү үчүн микроскоп байкалган Suomi Iijima, изилдөө урматында мүмкүн.

негизги түрлөрү

Carbon элементтер катмарларынын санына жараша аныкталат. жөнөкөй түрү - бир дубал менен курчалган көмүртек nanotubes. Алардын ар бири 1 нм Жоондугу бар, алардын узундугу канча көп болушу мүмкүн. Биз структурасын эске алсак, продукт бурчтуу сетка менен чалалга басуу окшойт. анын vertices жайгашкан көмүртектин. Ошентип, трубка жок тешиктерин бар Cylindrical өзгөрөт, бар. жогорку бөлүгү fullerene молекулалардан турган капкактарды түзмөктөрдү жабат.

Кийинки мазмунун - multiwall көмүртек nanotubes. Алар жаты түрүндө толтурулган жаткан структурасы бир нече катмардан турат. расстояние алардын ортосундагыларды 0,34 нм сакталып турат. Бул типтеги түзүмү эки ыкмасын колдонуу менен баяндалат. Биринчи, көп-түтүкчө жөнүндө - орус, куурчактай болгон окшойт бир нече камтылган бир дубал чоор. экинчи, көп курчалган nanotubes бүктөлгөн гезитинин окшош өзү бир нече жолу оролуп чалалга барак бар.

Carbon nanotubes: тиркемелерди

Items Наноматериалдар классынын бренд жаңы мүчөсү болуп саналат. Мурда да айтылгандай, алар структурасы же бриллиант касиеттери менен айырмаланат өлүгүнөн бир түзүлүшкө ээ. Ошондуктан башка материалдарды да көп колдонулат.

Улам-тепсеген, күч-кубат, ийиминин күч өткөргүчтүгүн сыяктуу мүнөздөмөлөргө, көптөгөн жерлерде колдонулат:

• Полимерлердин үчүн кошумча катары;
• жарык кылган приборлордо колдонулат, ошондой эле электр байланыш тармактарынын жана жалпак бир кашектин көргөзмө жана мобилдик түзүлүштөрүнөн катализатору;
• электромагниттик толкундардын бир амортизаторлор сыяктуу;
• электр өзгөртүү;
• ар кандай батарейка түрлөрү боюнча калаени;
• суутек сактоо;
• сенсор жана Capacitors өндүрүү;
• композит өндүрүү жана алардын структурасы жана касиеттери ампер.

көп жылдан бери, көмүртек nanotubes үчүн, илимий изилдөөлөрдө колдонулган колдонуу өзгөчө өнөр менен гана чектелбейт. Мындай материалдык ири өндүрүштүн менен кыйынчылыктар бар эле, рынокто алсыз орду бар. Дагы бир маанилүү жагдай заттын бир граммы болжол менен 120 доллар болгон көмүртек nanotubes жогорку наркы болуп саналат.

Алар көптөгөн спорттук буюмдарды даярдоо үчүн пайдаланылган көптөгөн композит, өндүрүү үчүн негизги элементи катары колдонулат. Дагы бир өнөр жай -avtomobilestroenie. Көркөм көмүртек nanotubes боюнча Functionalization полимердин өткөрүүчү касиеттерин бөлүп чейин кыскарган.

nanotubes жылуулук өткөрүү баасы жетишерлик жогору эмес, алар ар кандай массалык жабдуу үчүн муздатуучу түзмөк катары колдонсо болот. Ошондой эле, алар иликтөө түтүктөрдү тиркелет баш кылып койдум.

маанилүү тармактык колдонмолор компьютер технологиялар кирет. Байланыштуу nanotubes айрыкча жалпак панелдүү көрсөтүп турат. Алардын жардамы менен бир кыйла ЭЭМдин өлчөмүн азайтышы мүмкүн, ошондой эле, анын техникалык натыйжалуулугун жогорулатуу. Даяр заманбап технология караганда бир канча эсе жогору болот. Бул изилдөөлөрдүн негизинде жогорку kinescopes түзө алат.

Убакыттын өтүшү менен, түтүктөр электроника, ошондой эле саламаттык сактоо жана энергетика тармагында гана эмес, колдонулат.

продукция

Carbon түтүкчөлөрү, өндүрүү, алардын эки түрү ортосунда бөлүштүрүлөт, бир калыпта бөлүштүрүлгөн. Башкача айтканда, MWNT SWNT алда канча көп өндүрүшөт. өзгөчө кырдаалдарда эмне кылуу экинчи түрү. Various компаниялар тынымсыз көмүртек nanotubes өндүрүшөт. Бирок алар өтө эле жогору турат, анткени, суроо-талап, алар иш жүзүндө колдонуп, жок.

лидерлери өндүрүү

Азыркы учурда, көмүртек nanotubes өндүрүү боюнча жетектөөчү орду Азия өлкөлөрүнө, ээлеген өндүрүштүк дараметин Америкада башка өлкөлөрдүн жогорку 3 эсе алда канча жогору турат. Атап айтканда, MWNT өндүрүү Япония менен алектенет. Ал эми, мисалы, Корея жана Кытай, ошондой эле башка өлкөлөр, бул көрсөткүчтүн моюнга алган эмес.

Россияда Production

көмүртек nanotubes атамекендик өндүрүш чейин башка өлкөлөрдөн артта калып жатат. Негизи, баары бул багытта изилдөө сапатына көз каранды. өлкөдө илим жана технология борборлорун өнүктүрүү үчүн жетиштүү каражат бөлүнгөн эмес. Мен ал өнөр жайында пайдаланылышы мүмкүн болорун билген эмес, анткени көп адамдар, нанотехнология өнүктүрүүнү кабылдаган жок. Ошондуктан, жаңы экономика чиркегичтерин жүгүрүү өтүү өтө кыйын.

Ошондуктан, орус президенти көмүртек элементтерди, анын ичинде нанотехнология ар түрдүү багыттардагы өнүгүүсүн аныктайт жарлык чыгарган. Бул максатта, атайын өнүктүрүү программасы түзүлдү өз чыгарууга технологияларды. Компания "нанотехнологиялар" үчүн бардык пункттары жок кылып жаратылган ,. Анын иштеши мамлекеттик бюджеттин эсебинен бир кыйла сумма бөлүнгөн. Бул көмүр nanotubes жай колдону долбоорлоо, өндүрүү жана ишке ашырууну көзөмөлдөө керек Бул өзү ким болду экен. ар түрдүү илимий-изилдөө институттары жана лабораторияларды өнүктүрүү боюнча өткөрүүгө бөлүнгөн суммасы, ошондой эле ата мекендик илимпоздор учурдагы жетишкендиктерин бекемдөөгө жардам берет. Ошондой эле, бул каражаттар көмүртек nanotubes өндүрүү үчүн жогорку сапаттуу жабдууларды сатып алууга жумшалат. Ошондой эле материалдык оорулардын ар кандай себеп, себеби, адам ден-соолугун коргой турган түзмөктөр жөнүндө кам көрүүгө тийиш.

Мурда да айтылгандай, бүт маселе каражаттарды жогорулатуу жатат. Көпчүлүк ишкерлер, айрыкча, узак убакыт бою, изилдөө жана өнүктүрүү үчүн каражат келбейт. Бардык ишканалар пайда көргүсү келген, бирок Nano-аласыз жылга барып. Бул чакан жана орто бизнестин өкүлдөрүн түртөт эмне. Мындан тышкары, мамлекеттик салымдардын эле толугу менен Наноматериалдар өндүрүшүн баштоого болбойт. ишкерликтин ар кандай этаптарында ортосунда эч кандай ортомчу жок, демек дагы бир маселе, келишимдик-укуктук базаны жоктугу болуп саналат. Демек, өтүнмө берилген эмес, Орусияда көмүр nanotube өндүрүштүк, каржылык, ошондой эле акыл-эс салым гана эмес, талап кылат. Россия Азия өлкөлөрүнүн алыс, ал эми нанотехнологияларды өнүктүрүү боюнча алдынкы деп.

Бүгүнкү күнгө чейин, ал эми өнөр жайында окуялар Орусиянын ар кайсы окуу-химиялык бөлүмдөрүндө алектенген, Кара-Балта, Санкт-Петербург, Екатеринбург жана Казан. көмүртек nanotubes жетектөөчү өндүрүүчүлөр "Гранат" жана Апалак өсүмдүк "Комсомол" бекем болуп саналат.

Оң жана терс жактары

өзгөчөлүгүнүн катарына Көмүртек nanotubes өзгөчө касиеттеринин айырмалай аласыз. Алар механикалык стресс таасири жок эмес астында бекем материал болуп саналат. Мындан тышкары, алар ийилип жана сунуп, жакшы иштейт. Бул алкагында жабык түзүлүшү мүмкүн болду. Алардын пайдалануу бир сектор менен эле чектелбейт. түтүкчөлөрү унаа, электроника, дары-дармек жана энергетика колдонулуп келүүдө.

Ири жетишпеген адамдардын ден соолугуна терс таасирин тийгизүүдө. адамдын денесине кирген бөлүкчөлөр nanotubes, шишиктерди жана рак пайда кылган.

An маанилүү аспект бул секторду каржылоо болуп саналат. Көп адамдар пайда табыш үчүн көп убакыт керек эле, илим каражат келбейт. Ал эми иштеп туруп, илимий-изилдөө лабораториясы нанотехнологияларды өнүктүрүү болушу мүмкүн эмес.

жыйынтыктоо

Carbon nanotubes новатордук технологиялардын негизги ролду ойнойт. Көптөгөн адистер жакынкы жылдары бул тармактын өсүшү алдын ала. жүктер өздүк наркын төмөндөтүүгө мүмкүнчүлүк берет өндүрүш дараметке бир кыйла көбөйүшү, жок болот. баанын төмөндөшү менен, трубка абдан чоң суроо-талапка ээ болуп, көптөгөн аппараттар жана приборлор үчүн орду толгус материалдык болуп калат.

Ошондуктан, биз бул продукттарды деген эмне экенин билдим.