Ածխածնային nanotubes: արտադրության, օգտագործման, հատկությունները

Էներգիա է կարեւոր արդյունաբերության, որը կարեւոր դեր է խաղում մարդու կյանքում: Որ էներգետիկ վիճակը երկրում կախված է աշխատանքի բազմաթիվ գիտնականների արդյունաբերության. Այսօր, նրանք փնտրում են այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրների. Այս նպատակների համար, որ նրանք պատրաստ են օգտագործել մի բան, արեւի եւ ջրի, վերջացրած օդի իշխանության. Սարքավորումները, որ կարող է առաջացնել էներգիան է շրջակա միջավայրի, որը շատ գնահատելի է:

overview

Ածխածնային nanotubes - ը երկար գլորել գրաֆիտը ինքնաթիռը հետ գլանաձեւ վիճակում: Սովորաբար, նրանց հաստությունը հասնում է մի քանի տասնյակ նանոմետր մի քանի սանտիմետր երկար. Վերջում ՀՀ nanotube ձեւավորում է գնդաձեւ գլուխը, որը մի մասն է fullerene:

Կան որոշ տեսակներ ածխածնային նանոխողովակների: Մետալիկա եւ կիսահաղորդիչ. Հիմնական տարբերությունն այն է, որ ներկայիս ջերմահաղորդություն: Առաջին տեսակը կարող է իրականացնել ընթացիկ ջերմաստիճանի 0 ° C, իսկ երկրորդը միայն բարձր ջերմաստիճանների.

Ածխածնային nanotubes: հատկությունները

Շատ ժամանակակից միտումները, ինչպիսիք են կիրառական քիմիայի կամ Նանոտեխնոլոգիա եւ կապված է նանոխողովակների, որոնք ունեն ածխածնի skeletal կառուցվածքը. Ինչ է դա: Սույն կառույցի վերաբերում է խոշոր մոլեկուլների, որոնք փոխկապակցված են ածխածնի ատոմների. Ածխածնի nanotubes, որոնք հիմնված են հատկությունների փակ shell ձեւով, բարձր են գնահատում: Ավելին, ձեւավորումը տվյալների են գլանաձեւ վիճակում: Նման խողովակները կարող են պատրաստվել են շարժակազմերի Գրաֆիտ սավան, կամ աճել է կոնկրետ կատալիզատոր: Ածխածնի nanotubes, որը նկարներ են ստորեւ ունեն անսովոր կառույց: Դրանք գալիս են տարբեր ձեւավորում եւ չափերի `միաշերտ եւ բազմաշերտ, ուղիղ եւ ալիքավոր: Չնայած այն հանգամանքին, որ nanotubes են բավականին փխրուն է, նրանք են ամենաուժեղ նյութական. Որպես հետեւանք, շատ ուսումնասիրություններ գտել են, որ իրենք են բնորոշ հատկությունները, ինչպիսիք են առաձգական եւ flexural ուժ. Տակ գործողության ծանր մեխանիկական սթրեսի, տարրերը չեն շտապում, եւ չեն կոտրել, այսինքն, կարող է հարմարեցնել տարբեր լարման.

toxicity

Որպես արդյունքում բազմաթիվ հետաքննությունների, այն էր, որ ածխածնի nanotubes կարող է առաջացնել նույն խնդիրները, ինչ Ասբեստի մանրաթելից, այսինքն ունեցող մի շարք չարորակ ուռուցքների, ինչպես նաեւ թոքերի քաղցկեղից: Աստիճանը բացասական ազդեցության ասբեստի կախված տեսակից եւ հաստությամբ իր մանրաթելից: Քանի որ ածխածնային nanotubes ունեք մի փոքր քաշը եւ չափը, նրանք հեշտությամբ մտնել մարմնի հետ միասին օդում: Բացի այդ, նրանք ընկնում են պլեվրա եւ ներառված է կրծքավանդակի, եւ, ի վերջո, կարող է առաջացնել մի շարք բարդությունների: Գիտնականները անցկացրել փորձ եւ ավելացվել է սննդի մկների մասնիկների նանոխողովակների: Արտադրանք փոքր տրամագծով գրեթե չի մնալ մարմնի, սակայն ավելի մեծ փորել մեջ պատերին ստամոքսի եւ առաջացնել տարբեր հիվանդություններ:

մեթոդները նախապատրաստման

Մինչ օրս, կան հետեւյալ մեթոդները արտադրելու ածխածնային նանոխողովակների arc մեղադրանքը, հեռացում, նստեցման:

Էլեկտրական ելքը: Պատրաստում (ածխածնային nanotubes նկարագրվում են սույն հոդվածի) է պլազմայի էլեկտրական մեղադրանքի, որ այրվում հելիումի. Նման գործընթացը կարող է իրականացվել, օգտագործելով հատուկ տեխնիկական սարքավորումների արտադրության համար fullerenes: Բայց մյուս arc ռեժիմներ օգտագործվում են այս մեթոդով. Օրինակ, ներկայիս խտությունը նվազում, իսկ cathodes օգտագործվում հսկայական thicknesses: Է ստեղծել այնպիսի մթնոլորտ, հելիումի համար անհրաժեշտ է բարձրացնել ճնշումը այս տարր. Ածխածնային nanotubes է ձեռք բերել Պրոֆիլակտիկ. Որ նրանց թիվն ավելացել է, դուք պետք է մտնել մի գրաֆիտ գավազանով կատալիզատոր: Շատ դեպքերում, մի խառնուրդ է տարբեր խմբերի մետաղի. Բացի այդ, կա մի փոփոխություն ճնշման եւ մագնիսական մեթոդով: Այսպիսով, կաթոդ գնդիկ, եւ ջրով կը հեղեղեմ երկիրը ածխածնային nanotubes են ձեւավորվում: Պատրաստի արտադրանքը բարձրանում ուղղահայաց է կաթոդ եւ գանձվում մեջ փաթեթներ: Նրանք ունեն երկարությունը 40 microns.

Ablyasatsiya: Նման մեթոդը հորինել Ռիչարդ Smalley: Դրա էությունը կայանում է նրանում, որ տարբեր գոլորշիանալ Գրաֆիտ մակերեսի մի ռեակտորի, որոնք գործում են բարձր ջերմաստիճանների. Ածխածնային nanotubes ձեւավորվում են ցամաքեցման գրաֆիտի ստորին մասում ռեակտորի. Սառեցման եւ հավաքելով դրանք տեղի է ունենում միջոցով սառեցման մակերեսին. Առաջին դեպքում, որ մի շարք տարրերի հավասար է 60%, ապա այս եղանակով ցուցանիշն ավելացել է 10% -ով: Արժեքն լազերային absolyatsii մեթոդի շատ ավելի թանկ է, քան բոլոր մյուսները. Ընդհանուր առմամբ, միայնակ պատերով nanotubes կողմից պատրաստված փոխելով արձագանքման ջերմաստիճանը:

The ավանդադրում է գազի փուլում: ածխածնի շոգի ավանդադրում մեթոդը հորինել է ուշ 50s. Բայց ոչ ոք չի կարող կանխատեսել, որ միջոցով դա հնարավոր է ձեռք բերել ածխածնային nanotubes. Այնպես որ, առաջին հերթին, դուք պետք է նախապատրաստել մակերեւույթը կատալիզատորի: Քանի որ դա կարող է լինել նուրբ մասնիկներ տարբեր մետաղների, օրինակ, Կոբալտի, նիկելի եւ այլոց: Nanotubes սկսում են առաջանալ կատալիզատորի շերտի: Նրանց հաստությունը կախված է չափի catalyzing մետաղ: Մակերեւույթը է ջեռուցվում է բարձր ջերմաստիճանի, եւ ապա կա մատակարարում գազի պարունակող ածխածնի. Նրանց թվում է, - .., մեթանի, atsetelen, ethanol, եւ այլն: Որպես հետագա գործընթացի գազի ամոնիակ: Այս արտադրությունը մեթոդը, ամենատարածված nanotubes. Այդ գործընթացը ինքնին տեղի է ունենում տարբեր արդյունաբերական ձեռնարկություններում, այնպես, որ ավելի քիչ գումար է ծախսվել արտադրության մեծ թվով խողովակների. Մեկ այլ առավելությունն այս մեթոդի այն է, որ ուղղահայաց անդամները կարող են ձեռք բերել ցանկացած մետաղական մասնիկներից, որոնք ծառայում են որպես կատալիզատոր: Պատրաստում (ածխածնային nanotubes նկարագրված են բոլոր կողմերից) կազմել շնորհիվ ուսումնասիրել suomi Iijima, ով նկատվել մանրադիտակի տակ իրենց տեսքը հետեւանքով սինթեզի ածխածնի.

Հիմնական տեսակները

Ածխածնային տարրերը դասակարգվում են ըստ քանակի շերտերի: Ամենապարզ բարի - Մեկ-walled ածխածնային nanotubes. Նրանցից յուրաքանչյուրը ունի հաստությունը մոտ 1 նմ, եւ դրանց երկարությունը կարող է լինել շատ ավելի մեծ: Եթե հաշվի առնենք, որ կառուցվածքը, որի արտադրանքը կարծես Գրաֆիտ փաթեթավորեք օգտագործելով hexagonal ցանցին: Իր գագաթների գտնվում carbons: Այսպիսով, խողովակ ունի գլանաձեւ, որն ունի ոչ seams. Վերին մասը փակվում է lids սարքերը, որը բաղկացած է fullerene մոլեկուլների.

Հաջորդ տեսք - դաշնակցային ածխածնային nanotubes. Դրանք կազմված են մի քանի շերտերի գրաֆիտի, որոնք stacked է վիճակում է գլան. Որ հեռավորությունը therebetween պահպանվում է 0.34 նմ. Կառուցվածքը այս տեսակի նկարագրված են երկու մեթոդները: Է առաջին, մուլտի-խողովակի մի քանի nested մեկ-պատի խողովակի, որը կարծես ռուսական տիկնիկ. Մի վայրկյանում, բազմաբնակարան walled nanotubes են գրաֆիտի թերթիկ, որը փաթաթված մի քանի անգամ իր շուրջ, որը նման է folded թերթին:

Ածխածնային nanotubes: դիմումները

Նյութերի են բոլորովին նոր անդամ դասի nanomaterials: Ինչպես նախկինում նշել է, որ նրանք ունեն մի դիակ կառույց, որը տարբերվում է հատկությունների գրաֆիտից կամ ադամանդ. Այն, հետեւաբար, օգտագործվում է ավելի հաճախ, քան այլ նյութերի.

Շնորհիվ այսպիսի հատկանիշներով, ինչպիսիք են առաձգական ուժ, flexural ուժ, ջերմահաղորդություն, որոնք օգտագործվում է շատ ոլորտներում:

• քանի որ հավելումների պոլիմերների;
• խթան է լուսավորման սարքերի, ինչպես նաեւ հարթ վահանակի ցուցադրում եւ հեռախոսների ի հեռահաղորդակցության ցանցերում.
• որպես կլանիչի էլեկտրամագնիսական ալիքների.
• իշխանությունը դարձի;
• անոդ տարբեր մարտկոցի տեսակի.
• Պահեստավորումը ջրածնի.
• արտադրող սենսորների եւ capacitors.
• բաղադրանյութերի արտադրության եւ ուժեղացում իրենց կառուցվածքի եւ հատկությունների.

Երկար տարիներ, ածխածնային նանոխողովակների, օգտագործումը, որը չի սահմանափակվում կոնկրետ արդյունաբերության, օգտագործվում է գիտական հետազոտությունների. Այդպիսի նյութը ունի թույլ դիրքերը շուկայում, քանի որ կան խնդիրներ լայնածավալ արտադրության. Եվս մեկ կարեւոր հանգամանք բարձր արժեքը ածխածնային նանոխողովակների, որը գտնվում է մոտ 120 դոլար մեկ գրամ տվյալ նյութի:

Նրանք օգտագործվում են որպես հիմնական տարր արտադրության բազմաթիվ composites, որոնք օգտագործվում են կատարելու բազմաթիվ սպորտային ապրանքներ. Մեկ այլ արդյունաբերության -avtomobilestroenie: Functionalization ածխածնի նանոխողովակների արվեստի նվազեցվում է օժտել պոլիմերների conductive հատկություններ.

Գործակից ջերմային ջերմահաղորդություն նանոխողովակների բավական բարձր է, որպեսզի նրանք կարող են օգտագործվել որպես սառեցման սարքի համար տարբեր զանգվածային սարքավորումների. Նաեւ նրանք պատրաստվում են խոյակների, որոնք կցվում են ստուգվել խողովակների.

Ամենակարեւոր Մասնաճյուղը ծրագրերը ներառում են համակարգչային տեխնոլոգիան: Due nanotubes են հատկապես հարթ վահանակի ցուցադրում. Օգնությամբ նրանց, դուք կարող եք զգալիորեն նվազեցնել չափը համակարգչի, ինչպես նաեւ մեծացնել իր տեխնիկական կատարումը: Պատրաստ սարքավորումներ կլինի մի քանի անգամ ավելի մեծ է, քան ներկայիս տեխնոլոգիայով: Հիման վրա այդ ուսումնասիրությունների, դուք կարող եք ստեղծել բարձր kinescopes:

Ժամանակի ընթացքում, խողովակները կօգտագործվի ոչ միայն էլեկտրոնիկայի, այլեւ առողջության եւ էներգետիկ ոլորտներում:

արտադրություն

Ածխածնային խողովակներ, որի արտադրանքը, որը բաժանվում է երկու տեսակի նրանց, evenly բաժանվում. Այսինքն, MWNT արտադրել շատ ավելի է, քան SWNT: Երկրորդը Ինչ-որ է արտակարգ դրություն: Տարբեր ֆիրմաներ շարունակաբար արտադրել ածխածնային nanotubes. Բայց պահանջարկը նրանք գրեթե չեն օգտագործում, քանի որ նրանք կարժենա շատ բարձր է:

առաջնորդները արտադրությունը

Ներկայումս, առաջատար դիրքը արտադրության ածխածնային նանոխողովակների զբաղեցրել Ասիայի երկրներին, արտադրական հզորությունները , որը ավելի բարձր է, քան 3 անգամ բարձր են, քան մյուս երկրներում Եվրոպայում եւ Ամերիկայում: Մասնավորապես, արտադրությունը MWNT զբաղվում է Ճապոնիայում: Բայց այլ երկրներ, ինչպիսիք են Կորեայի եւ Չինաստանի, չի զիջել է այս ցուցանիշի.

Արտադրությունը Ռուսաստանում

Ներքին արտադրությունը ածխածնի nanotubes հեռու ետեւում, այլ երկրներից: Ըստ էության, ամեն ինչ կախված է որակի հետազոտության այս ոլորտում: Չկա հատկացվել բավականաչափ ֆինանսական միջոցներ զարգացման համար գիտական եւ տեխնոլոգիական կենտրոնների երկրում: Շատ մարդիկ չեն ընկալում զարգացմանը Նանոտեխնոլոգիա, որովհետեւ ես չգիտեմ, թե ինչպես այն կարող է օգտագործվել արդյունաբերության. Հետեւաբար, անցումը նոր տնտեսությունը արահետը անցնում է բավականին դժվար է:

Հետեւաբար, Ռուսաստանի նախագահը հրամանագիր է ստորագրել, որը սահմանում է զարգացումը տարբեր ոլորտներում Նանոտեխնոլոգիա, այդ թվում, ածխածնի տարրերից. Այդ նպատակի համար, որը հատուկ զարգացման ծրագիրը ստեղծվել է արտադրել իրենց սեփական տեխնոլոգիաները: Ընկերություն «նանոտեխնոլոգիաների» ստեղծվել է այնպես, որ բոլոր կետերը կարգի են կատարվել ,. Նրա գործող հատկացվել էր մի զգալի գումար է պետական բյուջեից: Հենց նա, ով պետք է վերահսկի նախագծման, արտադրության եւ իրականացման արդյունաբերական դիմումների ածխածնային նանոխողովակների: Այդ գումարը հատկացրել է ծախսել զարգացման տարբեր գիտահետազոտական ինստիտուտների եւ լաբորատորիաների, ինչպես նաեւ օգնում է ամրապնդել առկա ձեռքբերումները ներքին գիտնականների: Բացի այդ, այդ միջոցները կօգտագործվեն ձեռք բերելու համար բարձր որակի համար սարքավորումների արտադրության ածխածնային նանոխողովակների: Այն պետք է նաեւ հոգ տանել այն սարքերի, որոնք կապահովեն մարդու առողջությունը, քանի որ նյութը առաջացնում է մի շարք հիվանդությունների:

Ինչպես նախկինում նշել է, որ ամբողջ խնդիրը կայանում է բարձրացնել ֆինանսական միջոցներ: Շատ ներդրողները չեն ցանկանում ներդրումներ կատարել հետազոտությունների եւ զարգացման, հատկապես երկար ժամանակ: Բոլոր ընկերություններն ուզում են տեսնել շահույթ, սակայն Nano կարող գնալ տարիների ընթացքում: Դա այն է, թե ինչ է դրդում ներկայացուցիչներին փոքր եւ միջին բիզնեսի. Ի լրումն, առանց հանրային ներդրումների ամբողջապես չի սկսել արտադրությունը nanomaterials: Մեկ այլ խնդիր է այն պակասը իրավական հիմքի, քանի որ չկա միջնորդ տարբեր փուլերում բիզնեսի. Հետեւաբար, ածխածնի nanotube արտադրությունը Ռուսաստանում, որը չի պնդում է, պահանջում է ոչ միայն ֆինանսական, այլ նաեւ հոգեկան ներդրումների. Իսկ Ռուսաստանի Դաշնությունը հեռու Ասիայի երկրների, որոնք առաջատար է զարգացման Նանոտեխնոլոգիա.

Մինչ օրս, զարգացումները արդյունաբերության զբաղվում է քիմիական բաժինների տարբեր համալսարանների Մոսկվայի, Տամբովի, Սանկտ Պետերբուրգում, Նովոսիբիրսկում եւ Կազանում: Առաջատար արտադրողների ածխածնային նանոխողովակների են ամուր «Garnet» եւ Tambov գործարան "կոմսոմոլեց»:

Դրական եւ բացասական կողմերը

Առավելություններից կարելի է տարբերակել հատուկ հատկությունների ածխածնային նանոխողովակների: Նրանք են ամուր նյութ, որը գտնվում է ազդեցությունը մեխանիկական սթրեսի չի ոչնչացվել: Ի լրումն, նրանք լավ աշխատել կռում եւ ձգվում: Դա հնարավոր դարձավ շնորհիվ է փակ կառույցի շրջանակներում: Դրանց օգտագործումը չի սահմանափակվում միայն մի ոլորտի: Խողովակները օգտագործվել են ավտոմոբիլային, էլեկտրոնիկայի, բժշկության եւ էներգետիկայի ոլորտներում:

Մեծ թերություն է բացասական ազդեցություն մարդու առողջության վրա: Մասնիկներ nanotubes մտնող մարդու մարմինը, առաջացնում է չարորակ ուռուցքների եւ քաղցկեղի.

Էական ասպեկտ է ֆինանսավորումը այս ոլորտում. Շատ մարդիկ չեն ցանկանում ներդրումներ կատարել գիտության, քանի որ դուք պետք է շատ ժամանակ շահույթի. Եւ առանց գործունեության գիտահետազոտական լաբորատորիաներ չի կարող լինել զարգացում Նանոտեխնոլոգիա.

եզրափակում

Ածխածնային nanotubes է խաղալ մեծ դեր է նորարարական տեխնոլոգիաների. Շատ փորձագետներ կանխատեսել աճը այս ոլորտում առաջիկա տարիներին: Կլինի մի զգալի աճ արտադրության հզորության, որը կնվազեցնի ծախսերը ապրանքի. Հետ գների նվազմանը, խողովակի կլինի մեծ պահանջարկ, եւ կդառնա անփոխարինելի նյութ բազմաթիվ սարքերի եւ սարքավորումների.

Այնպես որ, մենք պարզեցինք, թե ինչ է նշանակում այդ արտադրանքը.