Szén Nanocső Tudomány és a Technológia

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

A szén nanocsövek olyan molekuláris méretű csövek grafitos szén kiemelkedő tulajdonságokkal. Ezek közül a legmerevebb és legerősebb ismert szálat, és igen jelentős elektromos tulajdonságait és sok más egyedi jellemzőit. Ezen okok miatt az általuk vonzott hatalmas tudományos és ipari érdeklődés, több ezer papírokat nanocsövek teszik közzé minden évben. Kereskedelmi alkalmazások már meglehetősen lassan fejlődik, de elsősorban azért, mert a magas termelési költségek, a legjobb minőségű nanocsövek.

Történelem

A jelenlegi igen nagy az érdeklődés a szén nanocsövek közvetlen következménye a szintézis buckminsterfullerene, C60 és más fullerén, 1985-ben a felfedezés, hogy a szén-képezhetik stabil, rendezett szerkezetek eltérő grafit és a gyémánt késztetett világszerte, hogy keressen más új formái szén. A keresés kapott új lendületet, amikor kimutatták, 1990 – C60 lehetne előállítani egyszerű ív párolgási készülék könnyen elérhető minden laboratóriumban. Ezt használva olyan párologtató, hogy a japán tudós Sumio Iijima felfedezett fullerén kapcsolódó szén-nanocsövek 1991. A csöveket tartalmaztak legalább két réteget, gyakran több, és mozgott külső átmérője körülbelül 3 nm és 30 nm között van. Ezeket mindig mindkét végén zárt.

A transzmissziós elektronmikroszkópos mikrokamera néhány többfalú nanocsövek látható az ábrán (bal oldalon). 1993-ban egy új osztályát szén nanocső fedezték fel, és csak egy rétegben. Ezek egyfalú nanocsövek általában keskenyebb, mint a többfalú csövek, amelyek átmérője jellemzően tartományban 1-2 nm, és hajlamosak arra, hogy ívelt helyett egyenes. A kép jobb oldalán látható néhány jellegzetes egyfalú csövek Hamar megállapította, hogy ezek az új szálak volt egy sor kivételes tulajdonságai (lásd alább), és ez váltott ki egy robbanás a kutatás szén nanocsövek. Fontos megjegyezni azonban, hogy a nanoméretű csövek szén, előállított katalitikusan, már sok éve ismert, mielőtt Iijima felfedezése. A fő ok, amiért a korai csövek nem gerjeszti nagy érdeklődés, hogy ők voltak szerkezetileg meglehetősen tökéletlen, így nem volt különösen érdekes tulajdonságokkal rendelkeznek. A legújabb kutatások középpontjában minőségének javítása katalitikusan előállított nanocsövek.

Szerkezet

A kötés szén nanocsövek sp², minden atom csatlakozott három szomszédok, mint a grafit. A csöveket ezért tekinthető feltekert grafén lapok (grafén egyedi grafit réteg). Három különböző módszereket, amelyek egy grafén lap lehet hengerelt egy csőbe, amint az az alábbi ábrán.

Az első két ilyen, az úgynevezett “karosszék” (bal felső) és a “cikk-cakkos” (középső balra) van egy magas fokú szimmetriát. A “fotel” és a “cikk-cakk” kifejezés a megállapodás hatszög kerülete mentén. A harmadik osztályát cső, ami a gyakorlatban a leggyakoribb, az úgynevezett királis, vagyis létezhet két tükör kapcsolatos formák. Egy példa a királis nanocső látható a bal alsó sarokban.

A szerkezet egy nanocső megadható egy vektor, (n, m), amely meghatározza, hogy a grafén lap feltekercselik. Ez lehet érteni ábrára való hivatkozással a jobb oldalon. Hogy készítsen egy nanocső az indexek (6,3), mondjuk, a lap feltekerve úgy, hogy az atom jelölt (0,0) felett helyezkedik el egy jelölt (6,3). Ez látható az ábrán, hogy m = 0 minden cikkcakkos csövek, míg n = m az összes fotel csövek.

Szintézis

Az ív párolgási módszer, amely biztosítja a legjobb minőségű nanocsövek, magában foglalja A áramot mintegy 50 amper között két grafitelektródával légkörében hélium. Ez okozza a grafit elpárologtatásához, egy részét kondenzáló a falakon a reakcióedénybe, és egy részét a katódon. Ez a betét a katódon, amely tartalmazza a szén nanocsövek. Egyfalú nanocsövek akkor keletkeznek, amikor a Co és a Ni, vagy más fém adunk az anód. Már ismert, mivel a 1950-es, ha nem korábban, hogy a szén nanocsövek is történhet halad egy széntartalmú gázt, például egy szénhidrogénben, mint egy katalizátor. A katalizátor áll nano-méretű részecskék fémből, általában Fe, Co vagy Ni. Ezek a részecskék katalizálják a bontást a gázmolekulák szén, és egy csövön, majd elkezd nőni egy fém részecske csúcsán. Kimutatták, 1996-ban, hogy egyetlen falú nanocsövek is előállítható katalitikusan. Tökéletessége szén nanocsövek így előállított eddig általában rosszabb, mint azok, amelyeket ív elpárologtatás, de nagy javulást a technikát tettek az elmúlt években. A nagy előnye katalitikus szintézis alatt ív párolgás, hogy lehet szorozni sorozatgyártáshoz. A harmadik fontos módszere annak, hogy a szén nanocsövek jár egy nagy teljesítményű lézer elpárolog, egy fém-grafit cél. Ezt fel lehet használni, hogy készítsen egyfalú csövek magas kitermeléssel.

Properties

Az erőssége a sp² szén-szén kötést ad a szén nanocsövek elképesztő mechanikai tulajdonságok. A merevség olyan anyagból mérjük szempontjából a Young modulus, a változás mértéke a stressz az alkalmazott törzstől. A Young-modulusa a legjobb nanocsövek lehet olyan magas, mint 1000 GPa, ami körülbelül 5x magasabb, mint az acél. A szakítószilárdság, vagy törés törzs nanocsövek lehet akár 63 GPa, körülbelül 50x magasabb, mint az acél. Ezek a tulajdonságok, párosulva a könnyedség a szén nanocsövek, ad nekik nagy potenciállal alkalmazások, mint a repülőgépipar. Még azt is javasolta, hogy a nanocsövek lehet használni a “helyet lift”, egy Föld-űr kábel javasolta először Arthur C. Clarke. Az elektromos tulajdonságait a szén nanocsövek is rendkívüli. Különösen figyelemre méltó az a tény, hogy a nanocsövek lehet fémes vagy félvezető függően szerkezetét. Így bizonyos nanocsövek vezetőképesség nagyobb, mint a réz, míg mások viselkednek, mint a szilícium. Nagy az érdeklődés a kidolgozásának lehetőségét, nanoméretű elektronikus eszközök nanocsövek, és néhány történt előrelépés ezen a területen. Annak érdekében azonban, hogy állítson össze egy hasznos eszköz lenne szükségünk, hogy gondoskodjon sok ezer nanocsövek egy meghatározott minta, és mi még nem a mértéke a kontroll ehhez szükséges. Számos olyan terület van, ahol a technológia szén nanocsövek már használják. Ezek közé tartozik a síkképernyős kijelzők, pásztázó szondás mikroszkópok és érzékelők. Az egyedülálló tulajdonságai szén nanocsövek kétségkívül vezet a sok más alkalmazás.

Nanoszarvak

Egyfalú szén kúp morfológiákat hasonló nanocső sapkák először elő, hogy Peter Harris, Edman Tsang és munkatársai 1994-ben (kattints ide a papír). Ők nem fedezték NEC tudósok, amint egy sajtóközleményben. Ezeket elő magas hőmérsékletű hőkezelések fullerén korom – kattints ide a tipikus kép. Sumio Iijima csoportja később kimutatta, hogy ők is előállítható lézerabláció grafit, és megadta nekik a nevét “nanoszarvaks”. Ez a csoport kimutatta, hogy nanoszarvaks figyelemre méltó adszorpciós és katalitikus tulajdonságok, és hogy lehet használni, mint összetevői egy új generációs üzemanyagcellák. A részleteket lásd NEC sajtóközleményt, és ezt hírt a CNN.

Vissza a lap tetejére

 Nanocső linkek

C&EN története a szén nanocsövek

Wikipedia cikk szén nanocsövek

 Egy kiváló program neve Nanocső modeler ból ből JCrystal .

A kompendium Fizikai tulajdonságai szén nanocsövek Thomas A. Adams II

Shigeo Maruyama Nanocső animáció galéria

Vissza a lap tetejére

 Nano oldalak

Vissza a lap tetejére

 A kereskedelmi szállítók szén nanocsövek és a kapcsolódó anyagok

Lemondás

Tőzsdei vállalatok ezen az oldalon nem jelenti azt, adott vállalatok vagy termékek.

Nanowerk: ingyenes nanoanyagok adatbázis

SES Kutatás

Arknano (Shanghai)

 Olvasd Fejlett Materials

Vulvox Nano/biotechnology Corporation

Hyperion Catalysis International

Nanocs Inc.

Eikos (nanocső filmek)

Cheap tubes, Inc.

NanoLab Incorporated

Nanotudomány Eszköz: Szén nanocsövek tippek atomerő mikroszkóppal

Helix Material Solutions

Nanostructured & Amorphous Materials Inc.

Thomas Swan & Co. Ltd. (UK)

Nanocyl (Belgium)

Reinste Nanoventures (India)

FutureCarbon GmbH (Németország)

Sun Nanotech Co Ltd (Kína)

Vissza a lap tetejére

 

Szénatomok békéért!

© 2010 Meunier és Costa-Girao

 

 

Utoljára frissítve 20 július 2015

Kérjük, küldje el észrevételeit p.j.f.harris@rdg.ac.uk

Vissza a lap tetejére

About The Author

admin

Comments are closed.