Karbon nanoparchalari: ishlab chiqarish, foydalanish, xususiyatlari

Energiya inson hayotida muhim rol o'ynaydi muhim sanoat, deb. bir mamlakat energetika davlat sohasida ko'plab olimlar ish bog'liq. Bugungi kunda, ular izlayotgan muqobil energiya manbalari. Bu maqsadlar uchun, ular havo kuch bilan bezash, quyosh nuri va suvdan, hech narsa foydalanish uchun tayyor. atrof-muhit energiya ishlab chiqarish uchun qodir uskunalar, juda qadrlanadi.

Umumiy ma'lumot

Karbon nanoparchalari - silindrsimon shaklda bilan uzoq Avgust grafit samolyot. Odatda, ularning qalinligi uzoq bir necha santimetr uchun nanometr bir necha o'nlab etadi. nanoparchaning oxirida fulleren bir qismi bo'lgan sharsimon boshini hosil qiladi.

metall va yarim o'tkazgichlar: karbon nanoparchalari ba'zi turlari bor. Asosiy farq joriy o'tkazuvchanlik hisoblanadi. birinchi turi 0 ° C haroratda joriy o'tkazish, va ikkinchi mumkin - faqat yuqori haroratda.

Karbon nanoparchalari: xususiyatlari

Agar uglerod skelet tuzilishga ega nanoparchalari bog'liq bunday Amaliy kimyo yoki nanotexnologiya kabi eng zamonaviy tendentsiyalari. Bu nima? Bu strukturaning ostida bog'langan faqat uglerod atomlarining katta molekulalar, degan ma'noni anglatadi. yopiq qobiq shakli xususiyatlari asoslangan karbon nanoparchalari, juda qadrlanadi. Bundan tashqari, ma'lumotlar shakllanishi silindrsimon shaklda bo'ladi. Bunday quvurlar muayyan katalizator o'sish uchun ham, grafit jadvallarini dumalab tomonidan tayyorlangan bo'lishi mumkin. rasmlar quyida ko'rsatilgan karbon nanoparchalari, g'ayrioddiy tuzilishga ega. to'g'ri va murakkab bir qavatli va ko'p-qatlam, Ular har xil shakl va darajada bo'ladi. nanoparchaning go'zal nozik ekanligini qaramay, ular kuchli moddiy bo'ladi. Natijada, ko'plab tadqiqotlar ular bunday qisish va flexural kuch sifatida tabiiy xususiyatlari, deb topdik. qattiq mexanik stress ta'siri ostida, elementlar turli voltajlarına o'zgartirishingiz mumkin, ya'ni, shoshilmang va buzmaydiganlardir.

zaharlash

bir necha tergov natijasida, u karbon nanoparchalari xavfli o'simtalarning turli ega aytganda asbest tolalari, shuningdek o'pka saratoni bir xil muammoga olib kelishi mumkin, deb topildi. asbest salbiy ta'siri darajasi uning tolalari turi va qalinligi bog'liq. karbon nanoparchalari kichik vazn va hajmini, chunki, ular osonlik bilan havo bilan birga tanani kiriting. Bundan tashqari, ular plevra tushib va ko'kragiga kiritilgan, va oxir-oqibat asoratlar turli sabab. Olimlar bir tajriba o'tkazildi va qornini zarralar nanoparchalari oziq-ovqat qo'shiladi. kichik diametrli Mahsulotlar deyarli organi qolish, lekin katta emas edi - oshqozon devorlari ichiga qazilgan va turli kasalliklarga sabab bo'ladi.

tayyorlash usullari

Bugungi kunda karbon nanoparchalari yoyi zaryad, Ablasyonu, bug 'cho'kma ishlab chiqarish uchun quyidagi usullari mavjud.

Elektr chiqarish. geliy bilan yondiradi elektr zaryad, plazmasi (karbon nanoparchalari bu maqolada tasvirlangan) tayyorlash. Bunday jarayon fullerenler ishlab chiqarish uchun maxsus texnik uskunalar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Lekin boshqa yoyi rejimlari, bu usuli ishlatiladi. Misol uchun, joriy zichligi kamayadi, va katodi katta qalinligi ishlatiladi. geliy muhitini yaratish uchun bu elementning bosimini ko'tarish zarur. Karbon nanoparchalari sepish yo'li bilan olingan. ularning soni ko'paydi, siz grafit rod katalizator ichiga kirishingiz zarur. ko'p hollarda, metall turli guruhlar aralashmasi. Bundan tashqari, bosim va sputtering usuli bir o'zgarish bor. Shunday qilib, bir katod shar va karbon nanoparchalari bo'lib, shakllanadi. Tayyor mahsulotlar katod dan perpendikulyar chiqish va to'plamlar ichiga yig'ilgan. Ular 40 mikron uzunligi bor.

Ablyasatsiya. Bunday usul Richard Smalley tomonidan ixtiro qilingan. Uning mohiyati yuqori haroratlarda faoliyat, bir reaktorda aslida turli bug'lantirmoq grafit sirtini yotadi. Karbon nanoparchalari reaktori pastki qismida grafit bug'lanish yo'li bilan hosil qilinadi. Sovutish va ularni to'plab bir sovutish yuzasi orqali sodir bo'ladi. Birinchi holda, elementlarning soni 10% ga oshdi, bu usul rasmda keyin, 60% ga teng bo'ladi. lazer absolyatsii usuli qiymati barcha boshqalardan ko'ra ko'proq qimmat. Umuman olganda, bitta-devor nanoparchaning reaktsiya harorati o'zgaruvchan tomonidan tayyorlangan.

gaz bosqichi dan cho'kma. uglerod bug 'Cho'kma usul kech 50s yilda kashf qilingan. Lekin hech kim unga orqali karbon nanoparchalari olish mumkin, deb nazarda tutilgan bo'lishi mumkin. Shunday qilib, birinchi siz katalizator yuzasini tayyorlash kerak. u turli xil metallar, masalan, kobalt, nikel va boshqa mayda zarralar bo'lishi mumkin. Nanoparchalari katalizator qatlami paydo boshladi. Ularning qalinligi metall katalizatorlar hajmiga bog'liq. yuzasi yuqori haroratga isitiladi, so'ngra gaz ichiga olgan uglerod ta'minoti bor. Ular orasida, - bir keyingi jarayon gaz va hokazo .., metan, atsetelen, o'rganish ammiak hisoblanadi. Bu ishlab chiqarish usuli eng keng tarqalgan nanoparchaning hisoblanadi. kamroq pul quvurlar bir qator ishlab chiqarish uchun sarflanadi, shunday qilib, jarayon o'zi, turli xil sanoat korxonalarida bo'lib o'tadi. Bu usulning yana bir afzalligi vertikal a'zolari katalizatori bo'lib xizmat har qanday metall zarrachalari olingan bo'lishi mumkin, deb hisoblanadi. (Karbon nanoparchalari har tomondan tasvirlangan qilingan) tayyorlash uglerod sintezini natijasida ularning ko'rinishi uchun mikroskop ostida kuzatiladi Svenska Iijima, tadqiqot tufayli erishildi.

asosiy turlari

Uglerod elementlar qatlamlar soniga ko'ra tasniflanadi. oddiy xil - bir-devori karbon nanoparchalari. Ularning har biri haqida 1 nm qalinligi, va ularning uzunligi juda katta bo'lishi mumkin. Biz tuzilishini ko'rib bo'lsa, mahsulot olti burchakli panjara yordamida grafit o'ramagan kabi ko'rinadi. uning uchlari esa uglerod joylashgan. Shunday qilib, quvur hech birlashish ega bo'lgan silindr shaklini, bor. yuqori qismi fulleren molekulalar iborat panellari qurilmalar yopiladi.

Keyingi versiya - multiwall karbon nanoparchalari. Ular bir silindir shaklida hasrat etiladi grafit bir necha qatlamdan iborat. masofaviy yaratgan 0,34 nm muhofaza qilinadi. Ushbu turdagi tarkibi ikki usullari yordamida tasvirlanadi. Rossiya chaqaloqqa o'xshab bir necha ichki bitta-devor trubadan - birinchi, bir nechta naycha to'g'risida. Bir soniyada, multi-devor bilan o'ralgan nanoparchaning bir buklangan gazeta o'xshaydi o'z atrofida bir necha marta o'raladi grafit choyshab bor.

Karbon nanoparchalari: arizalar

Mahsulot Nanomalzemelerin sinf yangi a'zosi bo'lgan. Yuqorida aytib o'tilganidek, ular grafit yoki olmos xususiyatlari farq bir karkas tuzilishga ega. Shuning uchun boshqa materiallar ko'proq tez-tez ishlatiladi.

Tufayli valentlik kuchi, bükülme qarshilik, o'tkazuvchanlik kabi xususiyatlariga, ko'plab sohalarda ishlatiladi:

• polimerlar hissa sifatida;
• yoritish qurilmalari, shuningdek telekommunikatsiya tarmoqlarida tekis panel ekranlar va telefonlardan foydalanish uchun katalizator;
• elektromagnit to'lqinlar changni yutish, deb;
• elektr aylantirish;
• turli batareya turlari bo'yicha Anotlar;
• vodorod saqlash;
• sensorlar va kapasitörler ishlab chiqarish;
• kompozit ishlab chiqarish va ularning tuzilishi va xususiyatlari kengaytirish.

Ko'p yillar, karbon nanoparchalari uchun, foydalanish ilmiy tadqiqotlarda foydalanish, muayyan sanoat cheklangan emas. keng ko'lamli ishlab chiqarish bilan bog'liq muammolar bor kabi moddiy, bozorda zaif mavqega ega. Yana bir muhim nuqta moddaning bir gramm boshiga taxminan 120 dollar bo'ladi karbon nanoparchalari yuqori baho hisoblanadi.

Ular ko'p sport mollari qilish uchun ishlatiladi ko'p kompozitler, ishlab chiqarish uchun asosiy elementi sifatida ishlatiladi. Yana bir sanoat -avtomobilestroenie. san'at ichida karbon nanoparchalari fonksiyonlandırmalar polimerlar conductive xususiyatlarini kechirish uchun kamayadi.

nanoparchalari issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti juda yuqori, shuning uchun ular turli katta uskunalar uchun sovutish qurilma sifatida foydalanish mumkin. Bundan tashqari, ular tekshirish quvurlar biriktirilgan yangiliklari qildik.

eng muhim filiali ilovalar kompyuter texnologiyasi o'z ichiga oladi. Tufayli nanoparchaning ayniqsa yassi-panel ko'rsatadi bo'ladi. Ularning yordami bilan, siz ancha kompyuter hajmini kamaytirish mumkin, shuningdek uning texnik faoliyatini oshirish. Tayyor uskunalar joriy texnologiya bir necha marta katta bo'ladi. Bu tadqiqotlar asosida, yuqori-kinescopes yaratishingiz mumkin.

Vaqt, quvurlar, shuningdek, sog'liqni saqlash va energiya tarmoqlari nafaqat elektronika ishlatiladigan, lekin bo'ladi.

ishlab chiqarish

Uglerod quvurlar, ishlab chiqarish, ulardan ikki turdagi o'rtasida taqsimlanadi, bir xil taqsimlangan. Ya'ni, MWNT SWNT ko'ra ko'proq ishlab chiqarish. Favqulodda vaziyatlarda Vazifalar ikkinchi tur. Turli firmalar doimo karbon nanoparchalari ishlab chiqarish. Ular juda yuqori turadi, chunki Lekin talab, ular deyarli, foydalanmang.

rahbarlari ishlab chiqarish

Ayni paytda, karbon nanoparchalari ishlab chiqarish etakchi mavqe Osiyo davlatlari, band ishlab chiqarish hajmini Yevropa va Amerika boshqa mamlakatlarda nisbatan yuqori qaraganda 3 baravar yuqori. Xususan, MWNT ishlab chiqarish Yaponiya bilan shug'ullanadi. Lekin bunday Koreya va Xitoy kabi boshqa davlatlar, bu ko'rsatkich ham tan olmadi.

Rossiyada ishlab chiqarish

karbon nanoparchalari ishlab chiqarishni uzoq, boshqa mamlakatlar ortida. Aslida, hamma narsa, bu sohada tadqiqotlar sifatiga bog'liq. U erda mamlakatimizda ilm-fan va texnologiya markazlari rivojlantirish uchun yetarli mablag 'ajratilgan emas. Men u sanoatda foydalanish mumkin qanday bilmayman, chunki juda ko'p odamlar, nanotexnologiya rivojlanishini sezmaslar. Shuning uchun, yangi iqtisodiyot iz yugurish o'tish juda qiyin.

Shuning uchun, Rossiya prezidenti uglerod elementlar, shu jumladan, nanotexnologiya turli sohalarda, rivojlanishini belgilaydi farmonga, chiqarilgan. Bu maqsad uchun, maxsus rivojlantirish dasturi tashkil etildi o'z ishlab chiqarish texnologiyalari. maqsadida barcha nuqtalari qilingan, shunday qilib, Kompaniya "nanotexnologiyaning" tashkil etildi ,. Uning faoliyat davlat byudjetidan katta miqdorda mablag 'ajratildi. Bu karbon nanoparchalari sanoat dasturlarga dizayn, ishlab chiqarish va bajarilishini nazorat qilish kerak, kim u edi. miqdori turli ilmiy-tadqiqot institutlari va laboratoriyalar rivojlantirish bo'yicha nafaqa, shuningdek, ichki olimlar mavjud yutuqlarni mustahkamlash yordam berish uchun ajratilgan. Bundan tashqari, bu mablag'lar karbon nanoparchalari ishlab chiqarish uchun yuqori sifatli asbob-uskunalarni sotib olish uchun ishlatiladi. moddiy turli kasalliklar sabab, chunki U, shuningdek, inson salomatligini himoya qiladi o'sha qurilmalar g'amxo'rlik kerak.

Yuqorida aytib o'tilganidek, butun muammo mablag'larini oshirish yotadi. Eng investorlar, ayniqsa, uzoq vaqt davomida, tadqiqot va rivojlantirish investitsiya istamayman. Barcha korxonalar foyda ko'rishni istayman, lekin Nano-mumkin yil uchun borish. Bu kichik va o'rta biznes vakillari bo'lyapti nima. Bundan tashqari, davlat investitsiya holda to'liq Nanomalzemelere ishlab chiqarishni boshlaydi bo'lmaydi. biznes turli bosqichlarida o'rtasida hech qanday vositachi bor, chunki yana bir muammo, huquqiy asos yo'qligi hisoblanadi. Shuning uchun, da'vo emas Rossiyada karbon nanoparchalari ishlab chiqarish, moliyaviy, balki ruhiy investitsiyalar emas talab qiladi. Rossiya Federatsiyasi Osiyo mamlakatlari uzoq bo'lsa-da, nanotexnologiya rivojlantirishda yetakchi deb.

Bugungi kunda sanoatda o'zgarishlar Moskva, Tambov, Sankt-Peterburg, Novosibirsk, Qozon turli oliy o'quv yurtlari kimyo idoralar shug'ullanadi. karbon nanoparchalari etakchi ishlab chiqaruvchilari "Granat" va Tambov zavodi "Komsomolets" Firma bo'ladi.

Ijobiy va salbiy jihatlari

afzalliklari qatorida biz karbon nanoparchalari maxsus xususiyatlarini ajratish mumkin. Ular mexanik stress ta'siri vayron emas ostida bardoshli bo'lgan materiallar bor. Bundan tashqari, ular engashib va cho'zilgan yaxshi ishlaydi. Bu tufayli ramkaning yopiq tuzilishi mumkin edi. Ularning foydalanish, bir sektorda cheklangan emas. quvurlar avtomobil, elektronika, tibbiyot va energetika ishlatilgan.

Katta kamchiligi inson salomatligiga salbiy ta'sir etadi. Inson tanasini kirib zarralar nanoparchaning, xavfli o'simtalarning va saraton tug'diradi.

Muhim jihati, bu sektor moliyalashtirish hisoblanadi. Ko'p odamlar siz foyda uchun juda ko'p vaqt kerak, deb, ilm-fan investitsiya istamayman. Va bir faoliyat holda tadqiqot laboratoriyalari nanotexnologiyaning rivojlanish bo'lishi mumkin emas.

xulosa

Karbon nanoparchalari innovatsion texnologiyalar katta rol o'ynaydi. Ko'pchilik mutaxassislar kelgusi yillarda bu sanoat o'sishini bashorat. tovarlar narxini kamaytirish, ishlab chiqarish hajmi sezilarli darajada oshishi, mavjud bo'ladi. narxlarining tushishi bilan, quvur katta talab bo'ladi, va ko'plab qurilmalar va asbob-uskunalar uchun almashtirib bo'lmaydigan material bo'ladi.

Shunday qilib, biz bu mahsulotlar tashkil etadi, nima topgan.