Нүүрстөрөгчийн нанотер хуудас

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

Питер Харрис • Peter Harris

Нүүрстөрөгчийн нанотубэ шинжлэх ухаан ба технологи

Нүүрстөрөгчийн нанобубууд нь шинж чанар бүхий шинж чанартай графитик нүүрстөрөгчийн молекулын хэмжээний хуруу шил юм. Тэдгээр нь мэдэгдэж байгаа хамгийн хүчтэй, хүчтэй фибрүүдийн нэг бөгөөд гайхамшигтай цахим шинж чанарууд болон бусад өвөрмөц онцлогтой. Эдгээр шалтгааны улмаас тэд их хэмжээний эрдэм шинжилгээ, үйлдвэрлэлийн сонирхолыг татдаг бөгөөд жил бүр хэвлэгддэг нанотубын олон мянган баримт бичиг хэвлэгддэг. Арилжааны програмууд нь хөгжүүлэхэд маш удаан байсан хэдий ч голчлон хамгийн сайн чанарын нанотуб үйлдвэрлэлийн өндөр зардалтай байсантай холбоотой.

Түүх

Нүүрстөрөгчийн нанобубуудын асар их ашиг сонирхол бол Бакминтероферерен, С60, бусад бүрэн бүтэнжүүлэгч нарын нэгдлүүдийн шууд үр дагавар юм. 1985 онд нүүрстөрөгч тогтвортой, захиалсан бүтцийг бал чулуу, алмаазаас бусад бүтцийг бий болгох нь дэлхий дахины судлаачид бусад шинэ хэлбэрүүдийг хайхад түлхэц өгсөн нүүрстөрөгч. 1990 онд С60 нь бүх лабораторид хялбархан нуман ууршилтын аппаратаар үйлдвэрлэгдэх боломжтой болсон нь эрэл хайгуулын шинэ түлхэц өгсөн юм. Японы эрдэмтэн Сумио Иижима нь бүрэн хэмжээний никербернтэй холбоотой бүтэн нефть нанотубуудыг 1991 онд илрүүлсэн. Уг хуруу шил нь хамгийн багадаа хоёр давхраас бүрдэх бөгөөд ихэвчлэн 3-аас 30 нм хүртэл голчтой байдаг. Тэд хоёр төгсгөлд байнга хаалттай байв.

Зарим олон ханатай нанотуб-ийн дамжууллын электрон микрограмм зургийг (зүүн талд) үзүүлэв. 1993 онд нїїрстєрєгч нанотєлийн шинэ анги нээгдсэн бєгєєд нэг л давхаргатай. Эдгээр ганц ханатай нанотуб нь олон ханатай хоолойноос ерөнхийдөө нарийсч, голч нь 1-2 нм зайд байдаг диаметртэй бөгөөд шулуунаас илүү муруй байх хандлагатай байдаг. Баруун талын зургийг зарим нэг ердийн нэг ханатай хоолойнуудыг үзүүлэв. Эдгээр шинэ утаснууд нь олон төрлийн шинж чанартай байсан (доороос харна уу) бөгөөд энэ нь нүүрстөрөгчийн нанобазд тэсрэлт судалгааны үр дүнг үүсгэсэн. Гэхдээ Ижима-ыг нээхээс өмнө олон жилийн турш мэдэгдэж байсан нүүрстөрөгчийн нанотик хоолойнуудыг катализатор болгосон гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Эдгээр эрт хоолойнууд яагаад их сонирхолтой байгаагүй гол шалтгаан нь тэд бүтцийн хувьд төгс биш, тиймээс сонирхолтой шинж чанарууд байдаггүй юм. Сүүлийн үеийн судалгаагаар катализатор үйлдвэрлэсэн нанотуб чанарыг сайжруулахад чиглэсэн байна.

Бүтэц
Нүүрстөрөгчийн нанобиемүүд дэх бөөмсүүд нь sp2 байдаг бөгөөд атомууд нь хөршүүдтэйгээ хөршүүдтэйгээ нэг зэрэг холбогддог. Иймээс хуруу шилэнд графийн хуудсыг (графийн дүрслэл нь графит давхарга гэж үздэг) тооцдог. Графийн хуудсыг гуурс болгон хучиж болох гурван ялгаатай аргууд байдаг ба доорх диаграммд харуулав.

Эхний хоёр нь “түшлэгтэй” (дээд зүүн), “зиг-заг” (зүүн дунд) зэрэг нь тэгш хэмийн өндөр зэрэгтэй байдаг. “Эргэдэг сандал”, “Зиг-заг” гэсэн нэр томъёо нь тойрог тойрог дахь зургаан өнцөгтийг тохируулахыг хэлнэ. Практикт хамгийн түгээмэл хоолойн гуравдах анги нь хираг гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь толин тусгалтай холбоотой хоёр хэлбэрээр байж болно гэсэн үг юм. Ширхэг нанотубын жишээг доод тал нь харуулав.

 

Нанотубийн бүтцийг вектороор (n,m) тодорхойлж, графийн хуудсыг хэрхэн яаж байрлуулсаныг тодорхойлж болно. Үүнийг баруун талын зураг дээр үндэслэн ойлгож болно. Нь никотүлийг индекс (6,3) -аар үүсгэхийн тулд хуудас нь цувимал (0,0) атираат атираат (6,3) дээр атираа. Энэ нь бүх зигзаг хоолойн хувьд m = 0 байхад, бүх эмнэлгүүдийн хоолойд n = m байна.

Синтез
Хамгийн сайн чанарын нанотуб үйлдвэрлэгч нум-ууршилтын арга нь гелигийн агаар мандалд хоёр графит электродын хооронд 50 орчим хувь гүйдэл дамжуулдаг. Энэ нь графитийг ууршуулахад хүргэдэг бөгөөд тэдгээрийн зарим нь урвалын савны хананд катодын зарим хэсэг дээр конденсацлагддаг. Энэ нь нүүрстөрөгч нанотуб агуулсан катодын орд юм. Нэг ханатай нанотуб нь Co, Ni эсвэл бусад анод руу нэмж металл үүсгэдэг. 1950-иад оноос хойш, урьд өмнө байгаагүйгээр нүүрстөрөгчийн нанотуб нь нүүрсхүчлийн хий, тухайлбал нүүрсустөрөгч, катализатор дээр дамжин хийгдэж болно. Катализатор нь ихэвчлэн Fe, Co эсвэл Ni, нано хэмжээтэй метал тоосонцроос бүрдэнэ. Эдгээр хэсгүүд нь хийн молекулуудыг нүүрстөрөгч болгон задалдаг ба хоолой нь метал хэсгүүдээр ургаж эхлэнэ. 1996 онд нэг ханатай нанотуб нь каталитик байдлаар үйлдвэрлэгддэг болохыг харуулсан. Энэ аргаар хийгдсэн нүүрстөрөгч нанотубуудын төгс төгөлдөр байдал нь ерөнхийдөө арк-ууршилтаар хийгдсэнээс арай бага, гэхдээ сүүлийн үед ихээхэн сайжруулалт хийсэн. Нум-ууршилт дээр каталитик нийлэгжилтийн том давуу тал нь эзлэхүүнийг үйлдвэрлэхэд зориулж өргөжүүлж болох юм. Нүүрстөрөгчийн нанобуз үүсгэх гуравдахь чухал арга бол метал графитын зорилтот түвшинг ууршуулахын тулд хүчирхэг лазер ашиглана. Үүнийг өндөр ургац бүхий нэг ханатай хоолой үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.

Үл хөдлөх хөрөнгө
sp2 нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн бондын бат бөх чанар нь нүүрстөрөгчийн нанотерын гайхалтай механик шинж чанарыг өгдөг. Материалын хөшүүн чанарыг түүний Залуугийн модулиас хамааруулан хэмждэг бөгөөд энэ нь ачаалал ихтэй стресс дэх стресс өөрчлөлтийн хурд юм. Хамгийн сайн нанотуб-ийн модуль нь 1000 ангийн цэгийн дундаж шиг өндөр бөгөөд гангаас 5 дахин өндөр байдаг. Нанотүбүсийн суналтын бат бэх, эсвэл эвдрэлийн хүч нь 63 ангийн цэгийн дундаж, гангаас 50 дахин өндөр байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь нүүрстөрөгчийн наноукийн хөнгөнүүдтэй хослуулсан бөгөөд тэдгээр нь сансар огторгуй зэрэг хэрэглээнд ихээхэн боломж олгодог. Нанотүбүмийг “сансрын цахилгаан шат”-д ашиглах боломжтой гэж үзсэн бөгөөд энэ нь анхандаа Дэлхийд-сансрын кабелийг Артур Кларкийн санал болгосон юм. Нано нүүрстөрөгчийн цахим шинж чанар нь бас гайхамшигтай. Ялангуяа нанотубууд нь түүний бүтэцээс хамааран металл эсвэл хагас дамжуулагч байж болох юм. Тиймээс зарим нанотибууд зэсийг бодвол илүү сайн байдаг бол зарим нь цахиуртай байдаг. нанотуб-аас nanoscale электрон төхөөрөмжүүдийг байгуулах боломжийг сонирхож байгаа бөгөөд энэ чиглэлээр зарим ахиц дэвшил гарч байна. Гэсэн хэдий ч, ашигтай төхөөрөмж барихын тулд бид олон мянган нанотуб-г тодорхойлсон загвараар зохион байгуулах хэрэгтэй бөгөөд бид үүнийг хийхэд шаардлагатай хяналтын түвшин хараахан байхгүй байна. Нүүрстөрөгчийн нанобубууд аль хэдийн ашиглагдаж байсан хэд хэдэн технологи байдаг. Эдгээрт хавтгай самбар, сканнерын шалгалт, микроскоп, мэдрэмтгий төхөөрөмж орно. Нано нүүрстөрөгчийн нанотүбүкийн өвөрмөц шинж чанар нь эргэлзээгүй олон програмд ​​хүргэдэг.

Наноэвэр

Нанотуб таг ижил морфологи Нэг ханатай нүүрстөрөгчийн конус анх 1994 онд Питер Харрис, Эдман Цанг, хамт бэлтгэсэн байна (уу товшино энд бидний цаас үзнэ үү). Тэд бүрэн бүтэн хөө тортог нь өндөр температурын дулаан эмчилгээ үйлдвэрлэсэн байна – дарна энд ердийн зургийг үзнэ үү. Сумио Ижима бүлэг дараа нь тэд бас бал лазер буулгах гаргаж болох юм гэдгийг харуулсан, тэдэнд нэрийг “нано эвэр” өгчээ. Энэ бүлэг нь нано эвэр гайхалтай адсорбтив болон каталист шинж чанартай байна гэж харуулж байна.

 Нанотуб холбоосууд

C&EN-ын бүтээхэд карбон нано хоолойноос түүх

 Бүтээхэд карбон нано хоолойноос дээр Википедиагийн өгүүлэлд

Нэртэй маш сайн хөтөлбөр нанотуб загвар зохион бүтээгч нь JCrystal .

А эмхтгэл бүтээхэд карбон нано хоолойноос физик шинжТомас A. Адамс II хамт

Шигео Маруяма-ын нанотуб хөдөлгөөнт цомог

 Нано сайтууд

 

 Нүүрстөрөгчийн нанотуб болон холбогдох материалуудын арилжааны нийлүүлэгчид

Tатгалзах
Энэ сайтад компаниудыг жагсаах нь тухайн компани эсвэл бүтээгдэхүүнийг баталгаажуулахгүй.

 Nanowerk: үнэгүй нано материал мэдээллийн сан

 SES судалгаа

 Нарийвчилсан материалыг уншина уу

Эйкос (нанотир кино) 

 Стэнфорлын дэвшилтэт материал. 

 NanoLab Incorporated 

 Nanostructured & Amorphous Materials Inc.

 Thomas Swan & Co. Ltd. (Их Британи)

 Nanocyl (Бельги улс)

 Reinste Nanoventures (Энэтхэг) 

 FutureCarbon GmbH (Герман) 

 Sun Nanotech Co Ltd (Хятад улс)

Амар амгалангийн нүүрстөрөгчийн атомууд!

© 2010 Meunier and Costa-Girao

Энэ сайт нь дэмжиж байдаг Питер Харрис ажилладаг электрон микроскоп лаб – дунших их сургуулийн

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *