კოლექციები

რა არის ნახშირბადის ნანომილაკები და რისთვის იყენებენ ისინი?

რა არის ნახშირბადის ნანომილაკები და რისთვის იყენებენ ისინი?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ნახშირბადის ნანომილაკები წარმოუდგენელი რამ არის. ისინი შეიძლება იყოს უფრო ძლიერი ვიდრე ფოლადი, ვიდრე ადამიანის თმაზე უფრო თხელი.

ისინი ასევე ძალიან სტაბილური, მსუბუქი და წარმოუდგენელი ელექტრო, თერმული და მექანიკური თვისებებია. ამ მიზეზით, მათ აქვთ მრავალი საინტერესო სამომავლო მასალის განვითარების პოტენციალი.

მათ შეიძლება ასევე ჰქონდეთ მომავლის მასალებისა და სტრუქტურების აგების გასაღები, მაგალითად, კოსმოსური ლიფტები.

აქ გავეცანით რა არის ისინი, როგორ მზადდება და რა პროგრამების გამოყენება აქვთ. ეს არ არის ამომწურავი სახელმძღვანელო და მიზნად ისახავს გამოიყენოს მხოლოდ სწრაფი მიმოხილვა.

დაკავშირებული: ამ ნახშირბადის ნანოსადგურები შეიძლება ელექტროენერგიის პარკებს ქმნის ტანსაცმლის საშუალებით

რა არის ნახშირბადის ნანომილაკები და მათი თვისებები?

ნახშირბადის ნანომილაკები (მოკლედ CNT), როგორც სახელწოდება გვთავაზობს, ნახშირბადისგან წარმოებული წუთიანი ცილინდრული სტრუქტურებია. არა მხოლოდ ნახშირბადი, CNT შედგება ნახშირბადის მოლეკულების ერთი ფენის დახვეული ფურცლებისგან, რომელსაც გრაფენი ეწოდება.

ისინი ორი ძირითადი ფორმით გვხვდება (საკრედიტო nanowerk.com):

1. ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილაკები (SWCNT) - ამ დიაგრამაზე ნაკლებია 1 ნმ.

2. მრავალდონიანი ნახშირბადის ნანომილაკები (MWCNT) - ეს შედგება რამდენიმე კონცენტრაციულად დაკავშირებული ნანოსაგანისგან და აქვთ დიამეტრი, რომელთა გადაჭარბება 100 ნმ.

ნებისმიერ შემთხვევაში, CNT– ს შეიძლება ჰქონდეს ცვალებადი სიგრძე რამდენიმე მიკრომეტრიდან სანტიმეტრამდე.

რადგან მილები მხოლოდ გრაფენისგან არის აშენებული, ისინი ბევრ მის საინტერესო თვისებას იზიარებენ. მაგალითად, CNT– ები დაკავშირებულია sp2 ობლიგაციებით - ეს ძალზე ძლიერია მოლეკულურ დონეზე.

ნახშირბადის ნანოსადენებს აქვთ ვან დერ ვაალსის ძალების მეშვეობით თოკზე თოკზე მიერთება. ეს მათ უზრუნველყოფს მაღალი სიძლიერით და მცირე წონით. ისინი ასევე წარმოადგენენ ძლიერ ელექტროგამტარ და თერმულად გამტარ მასალებს.

”ცალკეული ცნტ-ის კედლები შეიძლება იყოს მეტალიკი ან ნახევარგამტარი, რაც დამოკიდებულია ქსელის ორიენტაციას მილის ღერძთან მიმართებაში, რასაც ქირილობა უწოდებენ.”

ნახშირბადის ნანუკს აქვს სხვა გასაოცარი თერმული და მექანიკური თვისებები, რაც მათ მიმზიდველს ხდის ახალი მასალების წარმოებისთვის.

მაგალითად (nanowerk.com– ის კრედიტი):

  • CNT– ს შეიძლება ჰქონდეს მექანიკური გაჭიმვის ძალა 400 ჯერ რომ ჩვეულებრივი ფოლადი.

  • ისინი ძალიან მსუბუქი წონისაა, რადგან მათი სიმკვრივე ფოლადის ერთი მეექვსედია.

  • CNT– ების თბოგამტარობა უკეთესია ვიდრე ბრილიანტის.

  • ნახშირბადის ნანომილაკები ძალიან მაღალი ასპექტის თანაფარდობით აღემატება 1000. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მათი სიგრძის მიმართ, ისინი ძალიან თხელი არიან.

  • ”მათი წვერის ზედაპირი ახლოს არის თეორიულ ზღვართან (რაც უფრო მცირეა წვერის ზედაპირი, მით უფრო კონცენტრირებულია ელექტრული ველი და მით მეტია ველის გამაძლიერებელი ფაქტორი).

  • გრაფიტის მსგავსად, ისინი ძალიან ქიმიურად მდგრადია და პრაქტიკულად ეწინააღმდეგებიან ნებისმიერ ქიმიურ ზემოქმედებას, თუ ისინი ერთდროულად არ ექვემდებარებიან მაღალ ტემპერატურას და ჟანგბადს - თვისება, რაც მათ ძალზე მდგრადს ხდის კოროზიის მიმართ.

  • მათი ღრუ ინტერიერი შეიძლება შეივსოს სხვადასხვა ნანომასალით, გამოყოფა და დაიცვას ისინი მიმდებარე გარემოდან - თვისება, რომელიც ძალზე სასარგებლოა ნანო მედიცინისთვის, მაგალითად, წამლის მიწოდებაში. "

რას აკეთებენ ნახშირბადის ნანომილაკები?

როგორც უკვე ვნახეთ, ნახშირბადის ნანოსადენებს აქვთ ძალიან უჩვეულო თვისებები. ამის გამო, CNT– ებს აქვთ მრავალი საინტერესო და მრავალფეროვანი პროგრამა.

სინამდვილეში, 2013 წლის მონაცემებით, Wikipedia Direct– ის თანახმად, ნახშირბადის ნანომილაკები წელიწადში რამდენიმე ათას ტონას აღემატებოდა. ამ ნანოსადენებს აქვს მრავალი პროგრამა, მათ შორის გამოყენება:

  • ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებები
  • მოწყობილობის მოდელირება
  • კომპოზიტური სტრუქტურები
  • საავტომობილო ნაწილები, მათ შორის პოტენციურად წყალბადის საწვავის უჯრედებში
  • ნავის კორპუსები
  • Სპორტული საქონელი
  • წყლის ფილტრები
  • თხელი ფილმის ელექტრონიკა
  • საიზოლაციო
  • აქტუატორები
  • ელექტრომაგნიტური დამცავი
  • ტექსტილი
  • ბიოსამედიცინო პროგრამები, მათ შორის ძვლისა და კუნთების ქსოვილის ინჟინერია, ქიმიური მიწოდება, ბიოსენსორები და სხვა

ასევე არსებობს მრავალი პერსპექტიული მიმართულება, რომელშიც ნახშირბადის ნანომილაკები დაგეხმარებათ სხვა საინტერესო სფეროებში.

რა არის მრავალდონიანი ნახშირბადის ნანომილაკები?

როგორც უკვე ვნახეთ, მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილაკები არის ის ნანუკები, რომლებიც დამზადებულია რამდენიმე კონცენტრალურად ურთიერთდაკავშირებული ნანოსაგან. მათ აქვთ დიამეტრი, რომლის გადაჭარბებაც შეიძლება 100 ნმ.

მათ შეუძლიათ მიაღწიონ სანტიმეტრის სიგრძეს და ჰქონდეთ ასპექტის კოეფიციენტები, რომლებიც განსხვავდება ერთმანეთისგან 10 და 10 მილიონი.

”ისინი შეიძლება განასხვავონ ერთკედლიანი ნახშირბადის ნანომილაკებისგან მათი მრავალკედლიანი რუსულ-თოჯინის სტრუქტურისა და სიმყარის საფუძველზე და შექმნან ნახშირბადის ნანო ბოჭკოები მათი განსხვავებული კედლის სტრუქტურის, მცირე ზომის გარე დიამეტრისა და ღრუ ინტერიერის საფუძველზე”, აღნიშნავს Osკოს კუკოვეცი და სხვები.

მრავალკედლიანი ნანომილაკები შეიძლება შეიცავდეს შორის 6 და 25 ან უფრო კონცენტრული კედლები.

MWCNT– ს აქვს შესანიშნავი თვისებები, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია კომერციული პროგრამების დიდ რაოდენობაში. ეს მოიცავს (azonona.com– ის კრედიტი):

  • ელექტრო MWNT მაღალი გამტარობაა, როდესაც სწორად არის ინტეგრირებული კომპოზიციურ სტრუქტურაში. უნდა აღინიშნოს, რომ მხოლოდ გარე კედელი გამტარია, შიდა კედლები კონდუქციურობისთვის მნიშვნელოვან როლს არ ასრულებს.

  • Მორფოლოგია: MWNT– ებს აქვთ მაღალი ასპექტის კოეფიციენტი, სიგრძე, როგორც წესი, მეტია 100 ჯერ დიამეტრი და გარკვეულ შემთხვევებში ბევრად უფრო მაღალია. მათი შესრულება და გამოყენება ეფუძნება არა მხოლოდ ასპექტის თანაფარდობას, არამედ მილების ჩახლართვის ხარისხს და სისწორეს, რაც თავის მხრივ არის მილების დეფექტების როგორც ხარისხის, ასევე განზომილების ფუნქცია.

  • ფიზიკური: უნაკლო, ინდივიდუალური, MWNT– ებს აქვთ შესანიშნავი გამძლეობა და კომპოზიტში ინტეგრირებისას, მაგალითად, თერმოპლასტიკური ან თერმოსეტიკური ნაერთები, მნიშვნელოვნად გაზრდის მის სიმტკიცეს.

  • თერმული: MWNT– ს თერმული სტაბილურობა უფრო მეტია, ვიდრე 600 ° C, დეფექტების დონიდან და გარკვეულწილად სისუფთავეზე დაყრდნობით, რადგან პროდუქტში ნარჩენი კატალიზატორი შეიძლება ასევე ახდენდეს დაშლის კატალიზაციას.

  • ქიმიური: MWNT არის ალოტროპი სპ2 ჰიბრიდიზებული ნახშირბადი, გრაფიტისა და ფულერენების მსგავსი და, როგორც ასეთი, აქვს მაღალი ქიმიური მდგრადობა. ამასთან, შესაძლებელია ნანო მილების ფუნქციონალიზაცია კომპოზიტების სიმკვრივისა და დისპერსიულობის ასამაღლებლად.

როგორ წარმოიქმნება ნახშირბადის ნანომილაკები?

დღეისათვის არსებობს ნახშირბადის ნანომილაკების წარმოების სამი ძირითადი მეთოდი.

Ესენი არიან:

1. რკალიდან გამონადენი

ამ პროცესში გრაფიტი იწვის ელექტრონულად. CNT წარმოიქმნება გაზურ ფაზაში, რომელიც შემდეგ გამოიყოფა.

ამ პროცესში ასევე არის კატალიზატორი ლითონის, რკინის, კობალტის ან ნიკელის გამოყენება.

2. გრაფიტის ლაზერული აბლაცია

რკალის გამონადენის მსგავსად, გრაფიტი იწვის, გარდა ამ დროისა ლაზერის გამოყენებით. CNT– ის ფორმა მსგავსი ფორმით და ასევე მოგვიანებით გამოყოფილია.

ეს ტექნიკა ასევე იყენებს ლითონის კატალიზატორებს პროცესის გასაადვილებლად.

3. პლაზმური ჩირაღდანი

ზემოთ მოცემული პირველი ორი მეთოდის მსგავსად, პლაზმური ჩირაღდნის მიღების პროცესში ნახშირბადის ნანომილაკების შესაქმნელად გამოიყენება ნახშირბადის შემცველი გაზი გრაფიტის ორთქლის ნაცვლად.

4. ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD)

CVD არის პროცესი, რომელიც უდიდეს დაპირებას გვთავაზობს CNT– ების წარმოებას. ეს იძლევა გაცილებით მეტი რაოდენობრივი წარმოების პროცესს და ბევრად უფრო კონტროლდება.

ასევე იაფია.

CVD დროს სუბსტრატს ამზადებენ ლითონის კატალიზატორის ნაწილაკებით, ყველაზე ხშირად ნიკელით, კობალტით, რკინით ან კომბინაციით.

"ნანომილაკები იზრდება ლითონის კატალიზატორის ადგილებში; ნახშირბადის შემცველი გაზი იშლება კატალიზატორის ნაწილაკის ზედაპირზე და ნახშირბადის ტრანსპორტირება ხდება ნაწილაკის კიდეებზე, სადაც იგი ქმნის ნანოსადენებს", - აღნიშნავს რედაქტირებული მოცულობა ნახშირბადის ნანომასალების ქიმიური ფუნქციონალიზაციის შესახებ.

ეს პროცესი შეიძლება იყოს მხოლოდ კატალიზური ან პლაზმური მხარდაჭერით.

5. თხევადი ელექტროლიზი

ეს ტექნიკა 2015 წელს აღმოაჩინეს ჯორჯ ვაშინგტონის უნივერსიტეტმა MWCNT– ების წარმოებისთვის, მდნარი კარბონატების ელექტროლიზით. ძირითადი პროცესი CVD– ს მსგავსია.


Უყურე ვიდეოს: Çinli doktorlardan şoke eden koronavirüs itirafı (მაისი 2022).