Uglerod nanotobasi sahifasi

Source: http://www.personal.rdg.ac.uk/~scsharip/tubes.htm

Karbon nanotexnologiya fan va texnologiyasi

Karbon nanotublar – bu ajoyib xususiyatlarga ega bo’lgan grafitli uglerod molekulyar miqyosli naychalar. Ular ma’lum bo’lgan eng kuchli va kuchli tolalar qatoriga kiradi va ajoyib elektron xususiyatlarga ega va boshqa noyob xususiyatlarga ega. Ushbu sabablarga ko’ra, ular har yili nanotublarning minglab nusxalari chop etiladigan qog’ozlar bilan ulkan ilmiy va sanoat qiziqishlarini jalb qildilar. Tijorat ilovalar, avvalambor, yuqori sifatli nanotubalarning yuqori ishlab chiqarish xarajatlaridan kelib chiqqan holda rivojlanish uchun juda sekin edi.

Tarix

Uglerodli nanotubalarning hozirgi katta qiziqishi 1985 yilda buminminsterulleren, C60 va boshqa fullerenlarning sintezining bevosita natijasidir. Uglerod, grafit va olmosdan tashqari, tartibli va tartibli tuzilmalarni shakllantirishi mumkin. uglerod. 1990-yillarda C60-ning barcha laboratoriyalarda osonlik bilan mavjud bo’lgan oddiy ariq bug’lanish apparati yordamida ishlab chiqarilishi mumkin bo’lganida, qidiruvga yangi turtki berildi. Bu yapon olimi shunday buharlaştırıcıyı foydalangan  Sumio Iijima  quvurlar kamida ikki qatlam, odatda, ko’p ko’proq mavjud va taxminan 3 nm 30 nm dan tashqi diametri o’zgarib turadi 1991 yilda fulleren bog’liq karbon nanoparchalari aniqlashdi. Ular doimo har ikki uchida yopildi.

Ko’p devorli nanotubalarning transmisyon elektron mikrografı shaklida (chapda) ko’rsatilgan. 1993 yilda yangi bir uglerod nanotobkasi sinfi kashf qilindi, bu faqat bitta qatlam bilan. Bu bitta devorli nanotubalar odatda 1-2 nm diametrli diametrli ko’p devorli naychalarga qaraganda torroq va odatdagidan ko’ra kavisli bo’lishga moyil bo’ladi. O’ngdagi rasmda odatda bitta devorli naychalar ko’rsatilgan. Tez orada bu yangi tolalar bir nechta ajoyib xususiyatlarga ega ekanligini aniqladilar (quyida qar.) Va bu uglerod nanotobalariga bir tadqiqot portlashini keltirib chiqardi. Shuni ta’kidlash joizki, katalizator sifatida ishlab chiqarilgan nanosenskaya uglerod nayzalari Iijima kashfiyotidan ko’p yillar oldin ma’lum bo’lgan. Ushbu erta naychalarning katta qiziqish uyg’otmasligining asosiy sababi ular tarkibiy jihatdan nomukammal bo’lganligi sababli qiziqarli xususiyatlarga ega emas edi. So’nggi tadqiqotlarda katalitik ishlab chiqarilgan nanotubalarning sifatini yaxshilashga qaratilgan.

Tuzilishi

Uglerodli nanotuvalarda bog’lanish sp², har bir atom grafitdagi kabi uchta qo’shniga qo’shiladi. Shuning uchun quvurlarni grafenli grafen (grafen – alohida grafit qatlami) deb hisoblash mumkin. Quyidagi diagrammada ko’rsatilgandek, grafenli qatlamni naychaga surilishi mumkin bo’lgan uch xil usul mavjud.

“Kreslo” (yuqori chap) va “zig-zag” (o’rta chap) deb nomlanadigan birinchi ikkita simmetriya yuqori darajaga ega. “Kreslo” va “zig-zag” so’zlari aylana atrofidagi oltita shoxchani tashkil qiladi. Amalda eng keng tarqalgan trubaning uchinchi klassi chiral sifatida tanilgan, ya’ni u ikki oynaga tegishli shakllarda mavjud bo’lishi mumkin. Pastki chapda shirali nanotubaning misoli ko’rsatilgan.

Bir nanotubaning tuzilishi vektor (n,m) bilan belgilanishi mumkin, bu esa grafadagi qog’ozning qanday yasalganini belgilaydi. Buni o’ngdagi rasmga ishora qilib tushunish mumkin. Ko’rsatkichlar (6,3) bilan nanotubalarni ishlab chiqarish uchun, aytaylik, qog’oz plitka (0,0) belgilab qo’yilgan (6,3) belgisi ustiga joylashtiriladi. Barcha zig-zagli naychalar uchun m = 0 bo’lsa, bu holda barcha qo’ltiqli quvurlar uchun n = m.

Sintez

Eng yaxshi sifatli nanotubalarni ishlab chiqaradigan arc-bug’lanish usuli geliy atmosferasida ikkita grafit elektrodlari o’rtasida taxminan 50 amperlik oqim o’tkazishni o’z ichiga oladi. Bu grafitni bug’lanishiga olib keladi, ularning ba’zilari reaktsiya idishining devorlariga yoyilib, ba’zilari esa katodga to’g’ri keladi. Bu uglerod nanotobalarini o’z ichiga olgan katotning konidir. Faqatgina devorli nanotublar Co va Na yoki boshqa bir metalning anodga qo’shilganda hosil bo’ladi. 1950 yildan boshlab, agar u ilgari bo’lmasa, uglerod nanotobalari uglevodorod kabi uglerodli gazni katalizator orqali o’tkazish orqali ham amalga oshirilishi mumkin. Katalizator metallning nanometr zarralari, odatda Fe, Co yoki Ni dan iborat. Ushbu zarrachalar gazli molekulalarning uglerodga kirib ketishini katalizlaydi va u keyinchalik bir naycha uchida metall zarralar bilan o’sishni boshlaydi. 1996 yilda bitta devorli nanotobalarning katalitik ravishda ishlab chiqarilishi ko’rsatildi. Ushbu usulda ishlab chiqarilgan uglerod nanotoblarining takomillashuvi, umuman, bug ‘bug’lanishi natijasida kambag’aldir, lekin so’nggi yillarda texnikada katta o’zgarishlar ro’y berdi. Katta bug’lanishdan katalitik sintezning katta afzalligi shundaki, u hajmni ishlab chiqarish uchun kattalashtirilishi mumkin. Uglerod nanotubalarini ishlab chiqarishning uchinchi muhim usuli metall-grafit maqsadini bug’lanish uchun kuchli lazerdan foydalanishni o’z ichiga oladi. Bu yuqori rentabellikli bir devorli quvurlar ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.

Xususiyatlar

sp2 uglerod-uglerodli birikmalarining kuchi uglerod nanotubalarini ajoyib mexanik xususiyatlarga ega. Materialning qattiqligi uning yosh moduli, stressning o’zgarish darajasi qo’llaniladigan kuchlanish bilan o’lchanadi. Eng yaxshi nanotubalarning yosh moduli temirdan taxminan 5 marta yuqori bo’lgan 1000 GPa gacha bo’lishi mumkin. Nano quvurlarni tortish quvvati yoki nayrangbozlikning chidamliligi po’latdan 50 gacha yuqori bo’lgan 63 GPa gacha bo’lishi mumkin. Bu xususiyatlar, uglerod nanotobalarining yengilligi bilan birlashganda, ularga aerokosmik kabi ilovalarda katta imkoniyatlarni beradi. Hatto, nanotubalarning “kosmik asansör” da, Artur Klark tomonidan ilgari surgan Yerdan kosmik kabelda ishlatilishi mumkinligi ham aytilgan. Uglerod nanotoblarining elektron xususiyatlari ham ajoyibdir. Ayniqsa, nanotubalarning metallga yoki yarim o’tkazuvchanlikka ega bo’lishi ularning tuzilishiga bog’liq bo’lishi mumkin. Shunday qilib, ba’zi nanotoblarda misdan yuqori ko’rsatkichlar bor, boshqalari silikon kabi ko’p harakat qiladilar. Nanotexnologik nanotexnologik elektron qurilmalarni nanotubadan qurish imkoniyati katta qiziqish uyg’otmoqda va bu sohada bir qator ishlar amalga oshirilmoqda. Biroq, foydali vositani qurish uchun, biz aniqlangan naqshda minglab nanotubalarni tashkil qilishimiz kerak va biz bunga erishish uchun zarur bo’lgan nazorat darajasiga ega emasmiz. Uglerodli nanoto’plar allaqachon ishlatilayotgan texnologiyalarning bir nechta sohalari mavjud. Bular tekis panelli displeylar, ko’rish prob mikroskoplari va sezgir asboblarni o’z ichiga oladi. Uglerodli nanotubalarning noyob xususiyatlari, shubhasiz, ko’plab ilovalarga olib keladi.

Nanoshoxlari

Nanoparchalari kepkalar o’xshash morfologik bilan yagona-devor bilan o’ralgan uglerod konusning birinchi 1994-yilda Peter Xarris, Edman Tsang va hamkasblari tomonidan ishlab chiqilgan (bosing bu erda bizning qog’oz ko’rish uchun). Ular fulleren Soot yuqori harorat issiqlik ishlab chiqarilgan – ni bosing bu yerda, odatda, bir tasvirni ko’rish uchun. Sumio Iijima guruhi keyinchalik ular ham grafit lazer ablasyon tomonidan ishlab chiqarilgan bo’lishi mumkin, deb ko’rsatdi va ularga nom “nanoshoxlari” berdi. Bu guruh nanoshoxlari ajoyib adsorbtsion va katalitik xususiyatlarga ega ekanligini namoyon etdi.

Nanoparchalari aloqasi

C&EN ning Karbon nanoparchalari tarixi

 Karbon nanoparchalari haqida Vikipediyaning maqola

 Deb nomlangan bir ajoyib dastur Nanoparchalari modem dan JCrystal.

Bir yakun Karbon nanoparchalari jismoniy xususiyatlari Tomas A. Adams II

 Shigeo Maruyama ning Nanoparchalari animatsiya galereya

Nano saytlar

 

Uglerodli nanotubalar va ularga aloqador materiallarni etkazib beruvchilar

Ogohlantirish

Ushbu saytda firmalarning ro’yxati ma’lum kompaniyalar yoki mahsulotlarni tasdiqlashni nazarda tutmaydi.

 Nanowerk: bepul nanomaterial ma’lumotlar bazasi

 SES Tadqiqot

 Murakkab materiallarni qayta ishlash

 Eikos (nanoparlachi filmlar)

Stenford oldinga materiallar.

 NanoLab Incorporated

 Nanostructured & Amorphous Materials Inc. 

 Thomas Swan & Co. Ltd. (UK)

 Nanocyl (Belgiya)

 Reinste Nanoventures (Hindiston) 

 FutureCarbon GmbH (Germaniya) 

 Sun Nanotech Co Ltd (Xitoy)

Tinchlik uchun karbon atomlari!

© 2010 Meunier and Costa-Girao

Oxirgi yangilangan sana: 5-sentabr, 2017 yil

Peter Harris