Els nanotubs de carboni: producció, ús, propietats

L'energia és una indústria important, que té un paper important en la vida humana. L'estat d'energia d'un país depèn del treball de molts científics en la indústria. Avui en dia, que estan buscant fonts alternatives d'energia. A aquests efectes, que estan disposats a utilitzar qualsevol cosa, des de la llum del sol i l'aigua, acabant amb el poder aeri. L'equip que és capaç de generar energia de l'ambient, és molt apreciada.

visió de conjunt

Els nanotubs de carboni - un llarg pla de grafit laminat amb una forma cilíndrica. En general, el seu gruix arriba diverses desenes de nanòmetres a diversos centímetres de llarg. Al final del nanotub forma un cap esfèrica que és una part de fullereno.

Hi ha alguns tipus de nanotubs de carboni: metàl·lics i semiconductors. La principal diferència és la conductivitat actual. El primer tipus pot conduir el corrent a una temperatura de 0 ° C, i el segon - només a temperatures elevades.

Els nanotubs de carboni: propietats

La majoria de les tendències modernes, com ara Química Aplicada o la nanotecnologia, vinculats als nanotubs que tenen una estructura d'esquelet de carboni. Què és? Sota aquesta estructura es refereix a molècules grans, que són interconnectats només àtoms de carboni. Els nanotubs de carboni, que es basen en les propietats de la forma de la closca tancada, són molt valorats. A més, la formació de les dades són de forma cilíndrica. Tals tubs es poden preparar mitjançant laminació làmines de grafit, ja sigui per créixer a partir d'un catalitzador específic. Els nanotubs de carboni, que imatges es mostra a continuació, tenen una estructura inusual. Vénen en diferents formes i mides: d'una sola capa i de múltiples capes, rectes i sinuoses. Malgrat el fet que els nanotubs són bastant fràgils, són el material més fort. Com a resultat, molts estudis han trobat que són propietats inherents, com ara la tracció i resistència a la flexió. Sota l'acció de la tensió mecànica severa, els elements no tingui pressa i no es trenquen, és a dir, es pot ajustar a diferents voltatges.

toxicitat

Com a resultat de múltiples investigacions, es va trobar que els nanotubs de carboni poden causar els mateixos problemes que les fibres d'amiant, és a dir, que tenen una varietat de tumors malignes, així com càncer de pulmó. El grau d'influència adversa d'asbest depèn del tipus i el gruix de les seves fibres. A causa que els nanotubs de carboni tenen un petit pes i grandària, que fàcilment entrar al cos juntament amb l'aire. A més, cauen a la pleura i s'inclouen en el pit, i eventualment causen una varietat de complicacions. Els científics van realitzar un experiment i s'afegeixen al menjar de partícules ratolins nanotubs. Articles de diàmetre petit, gairebé no es van quedar en el cos, però més gran - es van clavar a les parets de l'estómac i causen diverses malalties.

mètodes de preparació

Fins a la data, hi ha els següents mètodes per a la producció de nanotubs de carboni de càrrega d'arc, l'ablació, la deposició de vapor.

descàrrega elèctrica. Preparació de (nanotubs de carboni es descriuen en aquest article) en el plasma de la càrrega elèctrica, que es crema amb heli. Tal procés es pot dur a terme utilitzant un equip tècnic especial per a la producció de fullerens. No obstant això, altres maneres d'arc s'utilitzen en aquest mètode. Per exemple, la densitat de corrent disminueix, i els càtodes utilitza enormes gruixos. Per crear una atmosfera d'heli és necessari elevar la pressió d'aquest element. Els nanotubs de carboni obtinguts mitjançant polvorització. Que el seu nombre s'ha incrementat, s'ha d'introduir en un catalitzador vareta de grafit. En la majoria dels casos, una barreja de diferents grups de metall. A més, hi ha un canvi en la pressió i mètode de bombardeig iònic. Per tant, una pastilla de càtode, i en el qual es formen els nanotubs de carboni. Els productes acabats estan pujant perpendicularment des del càtode i es recullen en fas. Tenen una longitud de 40 micres.

Ablyasatsiya. Tal mètode va ser inventat per Richard Smalley. La seva essència rau en el fet que la superfície es vaporitzen grafit diferent en un reactor, que opera a altes temperatures. Els nanotubs de carboni es formen per l'evaporació de grafit a la part inferior del reactor. El refredament i la recopilació de dades es porta a terme per mitjà d'una superfície de refredament. En el primer cas, el nombre d'elements és igual a 60%, llavors en aquesta figura mètode augmentat en un 10%. El cost del mètode absolyatsii làser és més car que tots els altres. Generalment, els nanotubs de parets individuals preparats pel canvi de la temperatura de reacció.

La deposició de la fase gasosa. mètode de deposició de vapor de carboni es va inventar a finals dels anys 50. Però ningú podia haver previst que per mitjà d'ella és possible obtenir nanotubs de carboni. Per tant, primer cal preparar la superfície del catalitzador. Com pot ser partícules fines de diversos metalls, per exemple, cobalt, níquel i altres. Els nanotubs estan començant a sorgir a partir de la capa de catalitzador. El seu gruix depèn de la mida de catalitzar metall. La superfície s'escalfa a una alta temperatura, i llavors no hi ha subministrament de gas que conté carboni. Entre ells, - .., metà, atsetelen, etanol, etc. Com un gas de procés addicional és amoníac. Aquest mètode de producció és que els nanotubs més comuns. El procés en si es porta a terme en diverses empreses industrials, de manera que es gasta menys diners per a la producció d'un gran nombre de tubs. Un altre avantatge d'aquest mètode és que els membres verticals poden ser obtingudes de qualsevol partícula de metall que serveixen com a catalitzador. Preparació de (nanotubs de carboni es descriuen en tots els costats) va fer possible gràcies a la investigació Suomi Iijima, que va observar sota el microscopi per a la seva aparença com a resultat de la síntesi de carboni.

Els principals tipus de

elements carboni es classifiquen segons el nombre de capes. El tipus més simple - nanotubs de carboni de paret simple. Cadascun d'ells té un gruix d'aproximadament 1 nm, i la seva longitud pot ser molt més gran. Si tenim en compte l'estructura, el producte es veu com l'abric de grafit utilitzant una reixeta hexagonal. En els seus vèrtexs situat carbonis. Per tant, el tub té una forma cilíndrica, que no té costures. La part superior es tanca dispositius de tapes que consisteixen en molècules de fullereno.

Vista següent - nanotubs de carboni de paret múltiple. Es componen de diverses capes de grafit que s'apilen en la forma d'un cilindre. La distància entre ells es manté a 0,34 nm. L'estructura d'aquest tipus es descriuen utilitzant dos mètodes. A la primera, de múltiples tubs - uns quants canonada de paret simple niada que s'assembla a una nina russa. En un segon, els nanotubs de paret múltiple són full de grafit que s'embolica diverses vegades al voltant de si mateix, que és similar a un diari doblegat.

Els nanotubs de carboni: aplicacions

Els articles són nous membres de la marca de la classe dels nanomaterials. Com es va esmentar anteriorment, tenen una estructura de carcassa que es diferencia de les propietats del grafit o diamant. Per tant, s'utilitza més sovint que altres materials.

A causa de les característiques com ara resistència a la tracció, resistència a la flexió, la conductivitat, s'utilitzen en moltes àrees:

• com a additius per a polímers;
• catalitzador per a dispositius d'il·luminació, així com pantalles planes i terminals en xarxes de telecomunicacions;
• com un absorbent d'ones electromagnètiques;
• conversió de potència;
• ànodes en diversos tipus de bateria;
• L'emmagatzematge d'hidrogen;
• la producció de sensors i condensadors;
• la producció de materials compostos i l'amplificació de la seva estructura i propietats.

Durant molts anys, els nanotubs de carboni, l'ús no es limita a una indústria en particular, que s'utilitza en la investigació científica. Aquest material té una posició feble en el mercat, ja que hi ha problemes amb la producció a gran escala. Un altre punt important és l'alt cost dels nanotubs de carboni, que és d'aproximadament 120 dòlars per un gram de la substància.

S'utilitzen com un element bàsic per a la producció de molts compostos, que s'utilitzen per a la fabricació de molts articles esportius. Una altra -avtomobilestroenie indústria. La funcionalització de nanotubs de carboni en la tècnica es redueix a dotar els polímers propietats conductores.

Coeficient de conductivitat tèrmica dels nanotubs és prou alt, de manera que es pot utilitzar com un dispositiu de refrigeració per a diversos equips massiva. També s'han fet taps que estan connectats als tubs de la sonda.

Les aplicacions de sucursals més importants inclouen la tecnologia informàtica. nanotubs Due són especialment pantalles de panell pla. Amb l'ajuda d'ells, pot reduir significativament la mida de l'equip, així com per augmentar les seves prestacions tècniques. equip llest serà diverses vegades superior a la tecnologia actual. Sobre la base d'aquests estudis, es pot crear d'alta cinescopios.

Amb el temps, els tubs s'utilitzen no només en l'electrònica, sinó també els sectors de salut i energia.

producció

tubs de carboni, es distribueix la producció dels quals entre els dos tipus d'ells, distribuïts uniformement. És a dir, produir MWNT molt més que SWNT. El segon tipus de fer en una emergència. Diverses empreses produeixen contínuament nanotubs de carboni. Però la demanda que pràcticament no s'utilitzen, perquè costen massa alt.

la producció dels líders

En l'actualitat, la posició principal en la producció de nanotubs de carboni ocupada països asiàtics, la capacitat de producció que és superior a 3 vegades més gran que en altres països d'Europa i Amèrica. En particular, la producció de MWNT es dedica al Japó. No obstant això, altres països, com Corea i la Xina, no es reconeixen en aquest indicador.

La producció a Rússia

La producció nacional de nanotubs de carboni és molt per darrere d'altres països. De fet, tot depèn de la qualitat de la investigació en aquesta àrea. No s'assigna fons suficients per al desenvolupament de centres de ciència i tecnologia al país. Moltes persones no perceben el desenvolupament de la nanotecnologia, perquè jo no sé com es pot utilitzar en la indústria. Per tant, la transició a una nova economia de carreres sender és bastant difícil.

Per tant, el president rus va emetre un decret, que estableix el desenvolupament de diverses àrees de la nanotecnologia, incloent els elements de carboni. Per aquest fi, un programa de desenvolupament especial va ser creada per fabricar les seves pròpies tecnologies. Companyia "nanotecnologies" s'ha creat perquè tots els punts de l'ordre es van fer,. El seu funcionament es va assignar una quantitat substancial del pressupost de l'Estat. Va ser ella qui ha de controlar el disseny, producció i aplicació en les aplicacions industrials dels nanotubs de carboni. La quantitat assignada a gastar en el desenvolupament de diversos instituts d'investigació i laboratoris, així com ajudar a enfortir els actuals èxits dels científics nacionals. A més, aquests fons seran utilitzats per a la compra d'equips d'alta qualitat per a la producció de nanotubs de carboni. També ha de tenir cura d'aquells dispositius que protegeixin la salut humana, ja que el material causa una varietat de malalties.

Com es va esmentar anteriorment, tot el problema rau en la recaptació de fons. La majoria dels inversors no volen invertir en recerca i desenvolupament, sobretot durant molt de temps. Totes les empreses volen veure un benefici, però Nano-poden anar des de fa anys. Això és el que empeny els representants de les petites i mitjanes empreses. A més, sense la inversió pública no començarà totalment la producció de nanomaterials. Un altre problema és la manca de base jurídica, ja que no hi ha intermediari entre les diferents etapes del negoci. Per tant, la producció de nanotubs de carboni a Rússia, que no es reivindica, no requereix només financers, sinó també de la inversió mental. Mentre que la Federació de Rússia està lluny dels països asiàtics que són líder en el desenvolupament de la nanotecnologia.

Fins a la data, l'evolució de la indústria dedicada als departaments químiques de diverses universitats de Moscou, Tambov, Sant Petersburg, Novosibirsk i Kazan. Els principals fabricants de nanotubs de carboni són ferms "Granat" i la planta de Tambov "Komsomolets".

Aspectes positius i negatius

Entre els avantatges podem distingir les propietats especials dels nanotubs de carboni. Es tracta d'un material durador, que està sota la influència de la tensió mecànica no es destrueix. A més, treballen bé en flexió i d'estirament. Això va ser possible causa de l'estructura tancada del marc. El seu ús no es limita a un sol sector. Els tubs s'han utilitzat en la indústria automotriu, l'electrònica, la medicina i l'energia.

Gran inconvenient és l'impacte negatiu en la salut humana. Partícules nanotubs que entren al cos humà, donen lloc a tumors malignes i càncer.

Un aspecte essencial és el finançament d'aquest sector. Moltes persones no volen invertir en la ciència, ja que necessita molt temps per obtenir guanys. I sense un funcionament laboratoris d'investigació no poden ser el desenvolupament de la nanotecnologia.

conclusió

Els nanotubs de carboni són molt importants en les tecnologies innovadores. Molts experts prediuen que el creixement d'aquesta indústria en els propers anys. Hi haurà un augment significatiu de la capacitat de producció, el que reduirà el cost de la mercaderia. Amb la disminució dels preus, el tub estarà en gran demanda, i es convertirà en un material insubstituïble per a molts dispositius i equips.

Per tant, ens vam adonar del que constitueix aquests productes.