Anglies nanovamzdeliai: gamybos, naudojimo, savybės

Energetika yra svarbi pramonės šaka, kuri vaidina svarbų vaidmenį žmogaus gyvenime. Energijos būklė šalyje priklauso nuo daugelio mokslininkų, pramonės darbą. Šiandien jie ieško alternatyvių energijos šaltinių. Šiems tikslams, jie nori naudoti nieko, nuo saulės šviesos ir vandens, baigiant oro pajėgos. Įranga, kuri gali generuoti energiją iš aplinkos, yra labai vertinama.

apžvalga

Anglies nanovamzdelių - ilgas valcavimo grafito plokštuma su cilindro formos. Paprastai, jų storis siekia keletą dešimčių nanometrų iki kelių centimetrų ilgio. Ties nanovamzdelis pabaigoje sudaro sferinės galvą, kuris yra viena dalis fulereno.

Yra keletas anglies nanovamzdelių tipai: metalinis ir puslaidininkinėmis. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad dabartinė laidumas. Pirmojo tipo gali atlikti elektros srovė esant 0 ° C temperatūroje, o antrasis - tik esant aukštesnei temperatūrai.

Anglies nanovamzdeliai: savybės

Dauguma šiuolaikinių tendencijų, pavyzdžiui, taikomosios chemijos ar nanotechnologijos, susiję su nanovamzdelių, kurie turi anglies skeleto struktūra. Kas tai yra? Pagal šios struktūros remiasi didelio molekulių, kurios yra tarpusavyje sujungtos tik anglies atomus. Anglies nanovamzdelių, kurie remiasi uždarojo apvalkalo forma savybių, yra labai vertinami. Be to, formavimas duomenų yra cilindro formos. Tokie vamzdžiai gali būti paruošti valcuojant grafito lapus, arba augti iš konkrečios katalizatorius. Anglies nanovamzdeliai, kurios nuotraukos yra parodyta žemiau, turi neįprastą struktūrą. Jie būna įvairių formų ir dydžių: vieno sluoksnio ir multi-layer, tiesus ir vingiuotas. Nepaisant to, kad nanovamzdeliai yra gana trapi, jie yra stipriausia medžiaga. Kaip rezultatas, daug tyrimų nustatė, kad jie yra būdingas savybes, pavyzdžiui, tempimo ir lenkimo stiprumo. Pagal sunkus mechaniniam poveikiui veiksmų, elementai neskubėkite ir neatlieka, tai yra, gali prisitaikyti prie skirtingų įtampų.

toksiškumas

Kaip kelių tyrimų rezultatas, buvo nustatyta, kad anglies nanovamzdelių gali sukelti tas pačias problemas kaip asbesto pluoštų, t.y., kurių piktybinių navikų įvairovė, taip pat plaučių vėžio. Nepageidaujamų įtakos asbesto laipsnis priklauso nuo rūšies ir storio jos pluoštų. Kadangi anglies nanovamzdeliai turi nedidelį svorį ir dydį, jie lengvai patenka į organizmą kartu su oru. Be to, jie patenka į pleuros ir yra įtrauktos į krūtinę, ir galiausiai sukelti komplikacijų įvairovė. Mokslininkai atliko eksperimentą ir pridėta prie pelių dalelių nanovamzdelių maisto. Produktai mažo skersmens beveik neliko organizme, tačiau didesnis - iškasti į skrandį sienų ir sukelti įvairias ligas.

metodai paruošimo

Iki šiol, yra šie metodai gaminti anglies nanovamzdelių lanko mokestį, abliacija, nusodinimo iš garų fazės.

Elektros iškrova. Paruošimas (anglies nanovamzdelių yra aprašytos šiame straipsnyje) atsižvelgiant į elektros krūvio, kuris dega helio plazmoje. Toks procesas gali būti atliekamas naudojant specialią techninę įrangą už fulerenów gamybai. Tačiau kiti lanko režimai naudojami šio metodo. Pavyzdžiui, srovės tankis mažėja, o katodai naudojami didžiuliai storio. Norėdami sukurti helio atmosfera yra būtina didinti šio elemento spaudimą. Anglies nanovamzdelių, gaunamas purškiant. Kad jų skaičius išaugo, turite įvesti į grafito lazdele katalizatorius. Daugeliu atvejų, įvairių grupių metalo mišinys. Be to, ten yra slėgio ir dulkinimo metodu kaita. Tokiu būdu, katodo granulių, ir kur anglies nanovamzdelių yra suformuota. Gatavi produktai auga statmenai nuo katodo ir surinkti į ryšulius. Jie turi 40 mikronų ilgio.

Ablyasatsiya. Toks metodas buvo išrastas Richard Smalley. Jo esmė yra ta, kad skirtingi garuoja grafito paviršių reaktoriuje, veikianti esant aukštai temperatūrai. Anglies nanovamzdelių yra suformuotas grafito išgaravimo apatinėje dalyje reaktoriaus. Aušinimo ir juos renkant vyksta naudojant aušinimo paviršiaus. Pirmoje atveju elementų skaičius yra lygus 60%, tada šis metodas figūra padidėjo 10%. Lazerio absolyatsii metodą kaina yra brangesni nei visi kiti. Paprastai, pavieniai-sienelėmis nanovamzdeliai paruošti keičiant reakcijos temperatūrą.

Nusodinimas iš dujinėje fazėje. anglies nusodinimo iš garų fazės būdas buvo išrastas pabaigoje 50s. Bet niekas negalėjo numatyti, kad naudojant jį galima gauti anglies nanovamzdelių. Taigi, pirmiausia reikia paruošti katalizatoriaus paviršiaus. Nes ji gali būti smulkios dalelės įvairių metalų, pvz, kobalto, nikelio ir kt. Nanovamzdeliai pradeda išeiti iš katalizatoriaus sluoksnio. Jų storis priklauso nuo katalizuoti metalo dydžio. Paviršius yra šildomas iki aukštos temperatūros, o po to yra tiekimas dujų, kurių sudėtyje yra anglies. Tarp jų - .., Metanas, atsetelen, etanolis, ir tt Kaip toliau tvarkyti dujų amoniako. Ši produkcija metodas yra dažniausios nanovamzdeliai. Pats procesas vyksta įvairiose pramonės įmonėse, kad mažiau pinigų išleidžiama už daug vamzdžių gamybai. Kitas šio metodo privalumas yra tai, kad vertikalios nariai gali būti gaunami iš bet metalo dalelių, kurie naudojami kaip katalizatoriaus. Pasirengimas (anglies nanovamzdeliai yra aprašyti visų pusių), pagamintas galimas dėka tyrimų Suomi Iijima, kuris stebimas mikroskopu jų išvaizda kaip anglies sintezės rezultatas.

Pagrindiniai tipai

Anglies elementai klasifikuojami pagal sluoksnių skaičių. Paprasčiausias natūra - vieno sienelėmis anglies nanovamzdeliai. Kiekvienas iš jų turi apie 1 nm storio, o jų ilgis gali būti daug didesnis. Jei mes manome, struktūrą, produktas atrodo grafito įvyniojimas, naudojant šešiakampės tinklelį. Savo viršūnių yra anglies atomai,. Taigi, vamzdelis turi cilindrinę formą, kuris neturi siūlės. Viršutinė dalis užsidaro dangteliai įrenginius kurie susideda iš fulereno molekulių.

Kitas vaizdas - daugiasluoksniai anglies nanovamzdeliai. Jie susideda iš kelių sluoksnių grafito, kad yra sukrauti į cilindrą formos. Atstumas tarp jų, ir yra palaikoma 0.34 nm bangos ilgiui. Šio tipo struktūra yra aprašyta, naudojant du metodus. Pirmame, multi-Tube - keletą įdėtos vieno sienos vamzdžio, kuris atrodo kaip Rusijos lėlės. Per sekundę, daugiasienę nanovamzdeliai yra grafito lapas, kuris yra suvynioti kelis kartus aplink save, kuris yra panašus į sulankstyti laikraštyje.

Anglies nanovamzdeliai: paraiškas

Elementai yra visiškai naujas narys nanomedžiagų klasėje. Kaip jau anksčiau minėta, jie turi skerdienos struktūrą, kuri skiriasi nuo grafito, arba rombo savybių. Todėl jis naudojamas dažniau nei kitų medžiagų.

Dėl tokių savybių kaip tempimo stiprumo riba, stiprio lenkiant, laidumo, yra naudojami daugelyje sričių:

• panaudojimas priedų polimerų;
• katalizatorius apšvietimo prietaisų, taip pat plokštiesiems vaizduokliams ir telefonų telekomunikacijų tinklų;
• kaip elektromagnetinių bangų absorberio;
• galios konversijos;
• anodai įvairių tipų baterijų;
• Saugojimo iš vandenilio;
• gaminti jutiklius ir kondensatoriai;
• kompozitai gamyba ir amplifikacijos jų struktūros ir savybių.

Jau daugelį metų, anglies nanovamzdelių, kurios naudojimas yra ne tik tam tikros pramonės šakos, naudojami moksliniams tyrimams. Tokia medžiaga turi silpną padėtį rinkoje, nes yra problemų, susijusių su didelio masto gamybą. Kitas svarbus dalykas yra didelės išlaidos anglies nanovamzdelių, kuris yra apie 120 dolerių vienam gramui medžiagos.

Jie naudojami kaip pagrindinio elemento daugelio kompozitų, kurie yra naudojami priimant daugelį sporto prekių gamyba. Kita pramonė -avtomobilestroenie. Funkcjonalizacja anglies nanovamzdelių panaudojant žinomus yra sumažintas iki suteikti polimerų laidžių savybių.

Šilumos laidumo koeficientas nanovamzdelių yra pakankamai didelė, todėl jie gali būti naudojami kaip šaldymo įrenginio įvairių masinių įrangą. Taip pat jie pagaminti dangtelius, kurie pridedami prie zondo vamzdžių.

Svarbiausi filialas programos apima kompiuterines technologijas. Due nanovamzdeliai yra ypač plokščiu ekranu rodo. Su jiems padėti, galite žymiai sumažinti kompiuterio dydį, taip pat padidinti savo techninę veiklą. Paruošta įranga bus kelis kartus didesnis nei dabartinės technologijos. Remiantis šiais tyrimais, galima sukurti aukštos kineskopų.

Laikui bėgant, vamzdžiai bus naudojamas ne tik elektronikos, bet ir sveikatos ir energetikos sektoriuose.

gamyba

Anglies vamzdžiai, kurio gamyba yra paskirstytas tarp dviejų rūšių jų, tolygiai paskirstytas. Ty, MWNT gaminti daug daugiau nei SWNT. Antrasis rūšies daryti avarijos atveju. Įvairios kompanijos nuolat gaminti anglies nanovamzdelių. Tačiau paklausa jie praktiškai nenaudoja, nes jie kainuoja per didelis.

lyderiai gamyba

Šiuo metu pirmaujanti pozicija anglies nanovamzdelių gamybą užima Azijos šalyse, gamybos pajėgumus , kuris yra didesnis nei 3 kartus didesnis nei kitose Europos šalyse ir Amerikoje. Visų pirma, iš MWNT gamyba užsiima Japonijoje. Bet kitos šalys, pavyzdžiui, Korėjoje ir Kinijoje, nebuvo pripažinti šio rodiklio.

Gamybos Rusijoje

Vidaus gamyba anglies nanovamzdelių yra gerokai atsilieka nuo kitų šalių. Tiesą sakant, viskas priklauso nuo mokslinių tyrimų kokybę šioje srityje. Yra nėra skyrusi pakankamai lėšų mokslo ir technologijų centrų plėtrą šalyje. Daugelis žmonių nesuvokia nanotechnologijų plėtrą, nes aš nežinau, kaip jis gali būti naudojamas pramonėje. Todėl perėjimas prie naujos ekonomikos takas veikia yra gana sunku.

Todėl Rusijos prezidentas išleido dekretą, kuriame išdėstytos įvairių sričių nanotechnologijos, įskaitant anglies elementų kūrimą. Šiuo tikslu ypatingas plėtros programa buvo sukurta gaminti savo technologijas. Kompanija "nanotechnologijos" buvo sukurtas taip, kad buvo visi tam taškų ,. Jo veikimas buvo skirta nemažai iš valstybės biudžeto. Tai buvo ji, kas turėtų kontroliuoti projektavimo, gamybos ir įgyvendinimą pramoniniams taikymams anglies nanovamzdelių. Suma skyrė išleisti įvairių mokslinių tyrimų institutų ir laboratorijų plėtrą, taip pat padeda stiprinti esamus pasiekimus vidaus mokslininkai. Be to, šios lėšos bus naudojamos aukštos kokybės įrangai įsigyti už anglies nanovamzdelių gamybą. Ji taip pat turėtų rūpintis tų įrenginių, kurie bus apsaugoti žmonių sveikatą, nes ši medžiaga sukelia įvairių ligų.

Kaip minėta anksčiau, visa problema slypi lėšų pritraukimo. Dauguma investuotojų nenori investuoti į mokslinius tyrimus ir plėtrą, ypač ilgą laiką. Visos įmonės nori matyti pelną, tačiau Nano gali eiti metams. Štai ką verčia mažų ir vidutinių įmonių atstovai. Be to, be viešųjų investicijų nebus visiškai pradėti gamybą nanomedžiagų. Dar viena problema yra su teisinio pagrindo nebuvimu, nes nėra tarpininkas tarp įvairių etapų verslui. Todėl anglies nanovamzdelių gamybą Rusijoje, kuri nėra teigiama, reikalauja ne tik finansinė, bet ir psichikos investicijų. Nors Rusija yra toli nuo Azijos šalių, kurie yra pirmaujanti nanotechnologijų plėtrai.

Iki šiol, pokyčiai pramonės užsiima cheminių padalinių įvairiuose universitetuose Maskvoje, Tambovo, Sankt Peterburgo, Novosibirsko ir Kazanėje. Pirmaujančių gamintojų anglies nanovamzdelių yra firma "Granatas" ir Tambovo gamykla "Komsomolets".

Teigiami ir neigiami aspektai

Tarp privalumų galima išskirti specialias savybes anglies nanovamzdelių. Jie yra patvari medžiaga, kuri yra pagal mechaninio streso įtaka yra ne sunaikinti. Be to, jie dirba gerai lenkimo ir tempimo. Tai tapo įmanoma dėl to, kad uždaroje struktūros rėmo. Jų naudojimas yra ne tik viename sektoriuje. Vamzdžiai buvo naudojami automobilių, elektronikos, medicinos ir energijos.

Didžiulis trūkumas yra neigiamas poveikis žmonių sveikatai. Dalelės nanovamzdeliai į žmogaus kūną, sukelti piktybinių navikų ir vėžio.

Esminis aspektas yra šio sektoriaus finansavimas. Daugelis žmonių nenori investuoti į mokslą, kaip jums reikia daug laiko, siekiant pelno. Ir be funkcionavimo tyrimų laboratorijos negali būti nanotechnologijų plėtra.

išvada

Anglies nanovamzdeliai vaidina svarbų vaidmenį novatoriškas technologijas. Daugelis ekspertų prognozuoja, šios pramonės augimą artimiausiais metais. Bus žymiai padidėjo gamybos pajėgumai, kurie bus sumažinti prekių savikainą. Su kainų sumažėjimo, vamzdis bus didžiulė paklausa, ir taps nepakeičiamas medžiaga daugelyje prietaisų ir įrangos.

Taigi, mes sužinojome, kas yra šiuos produktus.