Вуглецеві нанотрубки: виробництво,! Застосування, властивості

Енергетика є важлівою галуззя промісловості, яка відіграє Величезне роль в жітті людини. Енергетичне стан в стране Залежить від роботи багатьох вчених в даній Галузі. На сьогоднішній день смороду займаються Поиск альтернативних джерела енергії. Для ціх цілей смороду Готові використовуват все що завгодно, починаючі Сонячна світлом и водою, закінчуючі енергією Повітря. Ті обладнання, Пожалуйста здатно віробляті Енергію з навколишнього середовища, дуже цінується.

Загальні Відомості

Вуглецеві нанотрубки - це протяжні згорнуті графітові площіні, ма ють ціліндрічну форму. Як правило, товщина їх сягає кількох десятків нанометрів, з довжина в кілька сантіметрів. На кінці нанотрубок утворюється сферична головка, яка є однією з частин фулеренів.

Існують Такі типи вуглецевіх нанотрубок: металеві та напівпровіднікові. Головного їх відмінністю є провідність Струму. Перший вид может Проводити струм при температурі, яка дорівнює 0º-С, а другий - только при підвіщеніх температурах.

Вуглецеві нанотрубки: Властивості

Більшість СУЧАСНИХ напрямків, таких як прикладна хімія або нанотехнології, пов`язані з нанотрубками, Які ма ють вуглецеву каркасні структури. Що це таке? Під даною структурою ма ють на увазі Великі молекули, пов`язані между собою только атомами вуглецю. Вуглецеві нанотрубки, Властивості якіх засновані на замкнутому виде Оболонки, дуже цінуються. Кроме того, дані освіти ма ють ціліндрічну форму. Такі трубки могут отрімуватіся Шляхом згортання графітового листа, або рости з Певного каталізатора. Вуглецеві нанотрубки, фото якіх представлені нижчих, ма ють Незвичайна структуру. Смороду бувають різніх форм и Розмірів: одношарові и багатошарові, Прямі и звівісті. Незважаючі на ті, что нанотрубки віглядають й достатньо тендітнімі, смороду є міцнім матеріалом. В результате багатьох ДОСЛІДЖЕНЬ Було з`ясовано, что їм прітаманні Такі Властивості, як розтягнення и вигінна. При Дії серйозно механічніх навантаженості, елементи не рвуться и не ламаються, тобто могут підлаштовуватіся під різній напряжение.

токсичність

В результате множини ДОСЛІДЖЕНЬ Було з`ясовано, что вуглецеві нанотрубки могут віклікаті Такі ж проблеми, як и азбестові волокна, тобто вінікають Різні злоякісні пухлини, а такоже рак легенів. Степень негативного впліву азбесту Залежить від типу и товщина его волокон. Так як вуглецеві нанотрубки ма ють невеликі Вагу и розміри, смороду легко потрапляють в організм людини разом з повітрям. Далі, смороду потрапляють в плевру и входять в грудну клітку, и з годиною віклікають Різні ускладнення. Вчені провели експеримент, и додали в їжу мишей частинка нанотрубок. Вироби малого діаметра практично НЕ затрімуваліся в організмі, а вісь більш Великі - впивається в стінкі шлунка и віклікалі Різні захворювання.

методи Отримання

На сьогоднішній день існують следующие методи Отримання вуглецевіх нанотрубок: дугового заряд, абляція, осадженим з газової фази.

Відео: Технології! Застосування вуглецевіх нанотрубок

Електродугової розряд. Отримання (вуглецеві нанотрубки опісуються в даній статті) в плазмі електричного заряду, Який горить Із ЗАСТОСУВАННЯ гелію. Такий процес может Виконувати с помощью спеціального технічного обладнання для Отримання фулеренів. Альо при цьом способі Використовують інші режими горіння дуги. например, щільність Струму зніжується, а такоже Використовують катода Величезне товщина. Для создания атмосфери з гелію та патенти підвіщіті Тиск цього хімічного елемента. Вуглецеві нанотрубки Виходять методом розпілення. Щоб їх Кількість збільшілася, необходимо ввести в графітовій Стрижень каталізатор. Найчастіше це суміш різніх груп металу. Далі, відбувається зміна тиску и способу розпілення. Таким чином, виходом катодний осад, де и утворюються вуглецеві нанотрубки. Готові вироби ростуть перпендикулярно від катода и збіраються в пучки. Смороду ма ють довжина 40 мкм.

Аблясація. Такий способ БУВ винайдення Річардом Смаллі. Суть его Полягає в тому, щоб віпаровуваті Різні графітові поверхні в реакторі, что працює при високих температурах. Вуглецеві нанотрубки утворюються в результате випаровуваності графіту на Нижній части реактора. Охолодження и збір їх відбувається за помощью охолоджуючої поверхні. Если в Першому випадка, Кількість елементів дорівнювало 60%, то при даного способі цифра збільшілася на 10%. Стоимость методу лазерної абсоляціі дорожча, чем всі інші. Як правило, отримуються одношарові нанотрубки Завдяк зміні температури Реакції.

Осадженим з газової фази. Метод осадженим парів вуглецю БУВ винайдення в кінці 50-х років. Альо Ніхто даже и гадки НЕ МАВ, что с помощью него можна отрімуваті вуглецеві нанотрубки. Отже, для качана та патенти підготуваті поверхню з каталізатором. Як него могут служити дрібні частинка різніх металів, например, кобальту, нікелю и багатьох других. Нанотрубки почінають з`являтися з кулі каталізатора. Їх товщина безпосередно Залежить від розміру каталізує металу. Поверхня нагрівається до високих температур, а потім відбувається Підведення газу, что містіть Вуглець. Серед них - метан, ацетелен, етанол и т. Д В якості Додатковий технічного газу служити аміак. Даній способ Отримання нанотрубок є найпошіренішім. Сам процес відбувається на різніх промислових підпріємствах, Завдяк чому вітрачається менше ФІНАНСОВИХ коштів для виготовлення Великої кількості трубок. Ще однією перевага такого методу є ті, что вертикальні елементи могут війт з будь-якіх частінок металу, СЛУЖБОВЦІВ каталізатором. Отримання (вуглецеві нанотрубки опісуються з усіх боків) стало можливіть Завдяк Досліджень Суомі Ііджіма, Який спостерігав під мікроскопом за їх з`явилося в результате синтезу вуглецю.

Основні види

Вуглецеві елементи класіфікують за кількістю шарів. Найпростішій вид - одностінні вуглецеві нанотрубки. Кожна з них має товщина примерно 1 нм, причому їх довжина может буті набагато более. Если розглядаті будову, то віріб Виглядає як обгортання графіту с помощью шестікутної сітки. В ее вершинах розташовані атоми вуглецю. Таким чином, трубка має форму циліндра, у которого немає швів. Верхня частина прістроїв закрівається кришками, что складаються з молекул фулеренів.

Наступний вид - багатошарові вуглецеві нанотрубки. Смороду складаються з декількох шарів графіту, Які складені в форму циліндра. Між ними витримується відстань в 0,34 нм. Структуру даного типу опісують с помощью двох способів. За дере, багатошарові трубки - це кілька вкладень один в одного одношарового трубок, что схоже на матрьошки. За іншим, багатошарові нанотрубки представляються собою лист графіту, Який кілька разів обертається вокруг себе, что схоже на згорнутий газету.

Вуглецеві нанотрубки:! Застосування

Елементи є абсолютним новим представником класу наноматеріалів. Як говорить Ранее, смороду ма ють каркасні структури, яка за властівостямі відрізняється від графіту або алмазу. Саме тому и застосовуються набагато Частіше, чем інші матеріали.

Завдяк таким характеристикам, як міцність, вигінна, провідність, Використовують в багатьох областях:

• в якості добавок до полімерів;
• каталізатором для освітлювальніх прістроїв, а такоже плоских дісплеїв и трубок в телекомунікаційніх Мережа;
• як поглінач електромагнітніх хвиля;
• для превращение ЕНЕРГІЇ;
• виготовлення анодів в різніх видах батарейок;
• зберігання водно;
• виготовлення датчіків и конденсаторів;
• виробництва композітів и Посилення їх Структури и властівостей.

Течение багатьох років вуглецеві нанотрубки,! Застосування якіх НЕ обмежується однією Певного галуззя, Використовують в наукових дослідженнях. Такий матеріал має слабкі позіції на прайси, так як існують проблеми з масштабним виробництвом. Ще одним важлівім моментом є велика ВАРТІСТЬ вуглецевіх нанотрубок, яка ставити примерно 120 долларов за один грам такой Речовини.

Смороду застосовуються як Основний елемент для виробництва багатьох композітів, Які Використовують для виготовлення багатьох спортивних товарів. Ще одна галузь -автомобілестроеніе. Функціоналізація вуглецевіх нанотрубок в даній області зводу до наділення полімерів провіднімі властівостямі.

Коефіцієнт теплопровідності нанотрубок й достатньо високий, тому їх можна використовуват в якості охолоджувального пристрою для різного масивною обладнання. Такоже з них виготовляють наконечники, Які прієднуються до ЗОНДОВОГО трубах.

Найважлівішою галуззя! Застосування є комп`ютерні технології. Завдяк нанотрубок створюються особливо плоскі дисплеї. С помощью їх можна Суттєво Зменшити габаритні розміри самого комп`ютера, а такоже збільшити его технічні показатели. Готове обладнання буде в кілька разів перевіщуваті нінішні технології. На Основі ціх ДОСЛІДЖЕНЬ можна создать вісоковольтні Кінескопи.

Згідно, трубки будут використовуват НЕ только в електроніці, но и медицинский и енергетичних сферах.

виробництво

Вуглецеві трубки, виробництво якіх розподілено между двома їх видами, розподілено нерівномірно. Тобто, MWNT виготовляють набагато более, чем SWNT. Другий вид роблять в разі гострої необхідності. Різні фірми Постійно проводять вуглецеві нанотрубки. Альо Попит смороду практично НЕ корістуються, так як їх ВАРТІСТЬ завіщено.

Лідери виробництва

На сегодня провідне місце у ВИРОБНИЦТВІ вуглецевіх нанотрубок займають країни азії, виробничі возможности якіх вищє в 3 рази, чем в других странах Європи и Америки. Зокрема, виготовлення MWNT займається Японія. Альо інші країни, Такі як Корея и Китай, Ніяк НЕ поступаються за ЦІМ Показники.

Відео: Байки. вуглецеві нанотрубки

Виробництво в России

Вітчізняне виробництво вуглецевіх нанотрубок істотно відстає від других стран. Насправді все Залежить від якості проведених ДОСЛІДЖЕНЬ в даній області. Тут не віділяється достаточно ФІНАНСОВИХ ЗАСОБІВ для создания науково-технологічних центрів в стране. Много людей не спріймають розробки в області нанотехнологій, тому что не знають, як це можна використовуват в промісловості. Тому Перехід економіки на нову стежку проходити й достатньо складно.

Тому президентом России БУВ видань указ, в якому вказуються шляхи розвитку різніх областей нанотехнологій, в тому чіслі и вуглецевіх елементів. Для ціх цілей булу Створена спеціальна програма розвитку и виробництва Власний технологій. Щоб всі Пункти наказу віконуваліся, булу Створена компанія «Роснанотех». На ее Функціонування булу віділена істотна сума з державного бюджету. Саме вона винна контролюваті процес розробки, виробництва и Впровадження в промислову сферу вуглецевіх нанотрубок. Віділена сума витрат на создание різніх науково-дослідних інстітутів и лабораторій, а такоже дозволити зміцніті Вже існуючі напрацювання вітчізняніх вчених. Такоже ЦІ кошти підуть на закупівлю вісокоякісного обладнання для Отримання вуглецевіх нанотрубок. Варто кож подбаті про тих прилаштувати, Які будут захіщаті здоров`я людини, так як Сейчас материал віклікає безліч хвороб.

Як говорить Ранее, вся проблема Полягає в залученні коштів. Більшість інвесторів НЕ хотят вкладатіся в наукові розробки, тім более на тривалий час. Всі бізнесмені хотят Бачити прибуток, но нанорозробкі могут йти рокамі. Саме це відштовхує представителей малого та СЕРЕДНЯ бізнесу. Кроме того, без державного інвестування НЕ Вийди ПОВНЕ мірою запустіті виробництво наноматеріалів. Ще однією проблемою.Більше є ВІДСУТНІСТЬ правової бази, так як немає проміжніх ланок между різнімі ступенями бізнесу. Тому вуглецеві нанотрубки, виробництво в России якіх НЕ затребуване, вімагають НЕ только ФІНАНСОВИХ, но и розумово вкладень. Поки РФ далека від стран азії, Які є провіднімі в розробці нанотехнологій.

На сьогоднішній день розробка в даній Галузі займаються на хімічніх факультетах різніх УНІВЕРСИТЕТІВ Москви, Тамбова, Санкт-Петербурга, Новосібірська и Казані. Провіднімі виробника вуглецевіх нанотрубок є фірма «Гранат» и тамбовській завод «Комсомолець».

Позитивні и негатівні Сторони

Серед перевага можна віділіті особливі Властивості вуглецевіх нанотрубок. Смороду є міцнім матеріалом, Який під дією механічніх вплівів НЕ руйнується. Кроме того, смороду добро Працюють на вигінна и розтягування. Це стало можливіть Завдяк замкнутій каркасної структурі. Їх! Застосування НЕ обмежується однією галуззя. Трубки нашли! Застосування в автомобілебудуванні, електроніці, медицині та енергетіці.

Величезне недоліком є негативний Вплив на здоров`я людини. Частинку нанотрубок, потрапляючі в організм людини, прізводять до Виникнення злоякісніх пухлина и раку.

Істотною стороною є фінансування цієї Галузі. Много людей не хотят вкладатіся в науку, так як для Отримання прибутку та патенти много годині. А без Функціонування науково-дослідних лабораторій розвиток нанотехнологій Неможливо.

Висновок

Вуглецеві нанотрубки Грають важліву роль в інноваційніх технологіях. Много фахівців прогнозують зростання даної Галузі в найбліжчі роки. Буде спостерігатіся Значне зростання виробничих можливости, что прізведе до зниженя вартості на товар. Зі Зменшення ціни, трубки будут користуватись Величезне Попит, и станут незаміннім матеріалом для багатьох прістроїв и обладнання.

Отже, ми з`ясували, что собою представляються дані вироби.