कार्बन नैनोट्यूब: उत्पादन, प्रयोग, गुण

ऊर्जा मानव जीवनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ जो एक महत्वपूर्ण उद्योग छ। देश को ऊर्जा राज्य उद्योग मा धेरै वैज्ञानिकहरूले काम मा निर्भर गर्दछ। आज, तिनीहरूले खोजी गर्दै वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतहरु। यी उद्देश्यका लागि, तिनीहरूले केहि हावा शक्ति खत्म, घाम र पानी, प्रयोग गर्न इच्छुक छन्। वातावरण ऊर्जा उत्पन्न गर्न सक्षम छ भन्ने उपकरण, धेरै सराहना गरिएको छ।

अवलोकन

कार्बन नैनोट्यूब - एक सिलिण्डर आकार संग एक लामो लुढका ग्रेफाइट विमान। सामान्यतया, आफ्नो मोटाइ लामो धेरै सेन्टिमिटर गर्न नैनोमीटर धेरै दसौं पुग्छ। को नैनोट्यूब को अन्त मा एक गोलाकार टाउको fullerene को एक भाग हो जो खेल्छ।

धातु र semiconducting: त्यहाँ कार्बन नैनोट्यूब केही प्रकार छन्। मुख्य फरक हालको चालकता छ। मात्र उच्च तापमान मा - पहिलो प्रकार 0 ° C को एक तापमान मा हालको सञ्चालन गर्न सक्नुहुन्छ, र दोस्रो।

कार्बन नैनोट्यूब: गुण

सबैभन्दा आधुनिक, यस्तो लागू रसायन वा नैनो रूपमा रुझान एक कार्बन skeletal संरचना छ जो नैनोट्यूब लिङ्क। यो के हो? यो संरचना अन्तर्गत जो परस्पर मात्र कार्बन अणुहरु छन् ठूलो अणु, बुझाउँछ। को बन्द खोल फारम को गुण आधारित छन् जो कार्बन नैनोट्यूब, अत्यधिक मूल्यवान छन्। यसबाहेक, डाटा को गठन आकार सिलिण्डर को हो। यस्तो ट्यूब विशिष्ट उत्प्रेरक देखि बढ्न, ग्रेफाइट पानाहरू रोलिङ या त द्वारा तयार हुन सक्छ। कार्बन नैनोट्यूब, चित्र तल देखाइएको छ जो, एक असामान्य संरचना छ। एकल-पत्र र बहु-पत्र, सीधा र sinuous: तिनीहरूले विभिन्न आकारहरू र आकार मा आउनुहोस्। नैनोट्यूब राम्रो नाजुक छन् भन्ने तथ्यलाई बावजुद, तिनीहरूले बलियो सामाग्री छन्। फलस्वरूप, थुप्रै अध्ययन तिनीहरूले यस्तो तन्यता र flexural बल रूपमा निहित गुण हो कि पाएका छन्। गंभीर यांत्रिक तनाव को कार्य अन्तर्गत तत्व हो हतार छैन र तोड छैन, विभिन्न voltages गर्न समायोजन गर्न सक्नुहुन्छ।

विषाक्तता

धेरै अनुसन्धानहरूले को फलस्वरूप, यो कार्बन नैनोट्यूब नै समस्या अभ्रक फाइबर, अर्थात् घातक ट्यूमर को एक किसिम भइरहेको साथै फोक्सो क्यान्सर रूपमा पैदा गर्न सक्छ फेला परेन। अभ्रक को प्रतिकूल प्रभाव डिग्री यसको फाइबर को प्रकार र मोटाइ मा निर्भर गर्दछ। कार्बन नैनोट्यूब एउटा सानो वजन र आकार छ, किनभने तिनीहरूले सजिलै शरीर सँगै हावा संग प्रविष्ट गर्नुहोस्। यसबाहेक, तिनीहरूले pleura फस्न र छाती मा समावेश छन्, र अन्ततः जटिलताहरुलाई एक किसिम कारण। वैज्ञानिकहरूले एउटा प्रयोग सञ्चालन र चूहों कणहरु नैनोट्यूब को खाना थपियो। सानो व्यास को उत्पादन लगभग शरीर मा बस्नुहुन्थ्यो, तर ठूलो - पेट को पर्खाल मा dug र विभिन्न रोगहरु कारण।

तयारी को विधिहरू

मिति, त्यहाँ कार्बन नैनोट्यूब चाप शुल्क, पृथक्करण, वाष्प जम्मा उत्पादन लागि निम्न तरिका हो।

बिजुली छुट्टी। हेलियम बल्छ जो बिजुली शुल्क, को प्लाज्मा मा (कार्बन नैनोट्यूब यस लेखमा वर्णन गरिएको) को तयारी। एक प्रक्रिया जस्तै fullerenes को उत्पादन को लागि विशेष प्राविधिक उपकरण प्रयोग गरेर हुन सक्छ। तर अन्य चाप मोड यो विधि प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, वर्तमान घनत्व घट्ने र cathodes विशाल thicknesses प्रयोग। हेलियम एक वातावरण सिर्जना गर्न यो तत्व दबाब उठाउनु आवश्यक छ। कार्बन नैनोट्यूब छिडकाव प्राप्त। आफ्नो नम्बर बढेको छ, तपाईं एक ग्रेफाइट छडी उत्प्रेरक प्रवेश गर्नुपर्छ। प्रायजसो, धातु को विभिन्न समूहका एक मिश्रण। यसबाहेक, दबाव र sputtering विधि मा परिवर्तन छ। त्यसैले, एक कैथोड छर्रे र wherein कार्बन नैनोट्यूब गठन गर्दै हुनुहुन्छ। तैयार उत्पादन को कैथोड देखि perpendicularly बढ्दो र बन्डलहरूको मा संकलित छन्। तिनीहरूले 40 माइक्रोन को एक लम्बाइ छ।

Ablyasatsiya। यस्तो विधि रिचर्ड Smalley द्वारा आविष्कार भएको थियो। यसको सार तथ्यलाई उच्च तापमान मा सञ्चालन, एक रिएक्टर मा निहित छ कि फरक भाप मा बदल ग्रेफाइट सतह। कार्बन नैनोट्यूब को रिएक्टर को तल्लो भाग मा ग्रेफाइट को वाष्पीकरण द्वारा गठन गर्दै हुनुहुन्छ। ठंडा र तिनीहरूलाई भेला एक ठंडा सतह को माध्यम द्वारा ठाउँ लिन्छ। पहिलो मामला मा, तत्व को संख्या 60% बराबर, त्यसपछि 10% वृद्धि यो विधि आंकडा छ। लेजर absolyatsii विधि को लागत सबै अरूले भन्दा महंगा छ। सामान्यतया, एकल-पर्खालहरु नैनोट्यूब प्रतिक्रिया तापमान परिवर्तन गरेर तयार पारे।

ग्याँस चरण देखि जम्मा। कार्बन वाष्प जम्मा विधि लेट 50s मा आविष्कार भएको थियो। तर कुनै एक यो तपाईंलाई कार्बन नैनोट्यूब प्राप्त गर्न सक्छन् भन्ने foreseen सक्थे। त्यसैले, पहिले तपाईं उत्प्रेरक को सतह तयार गर्न आवश्यक छ। यसलाई विभिन्न धातु, जस्तै, कोबाल्ट, निकल र अरूको राम्रो कणहरु हुन सक्छ रूपमा। नैनोट्यूब को उत्प्रेरक तह देखि निस्कनु गर्न थालेका छन्। आफ्नो मोटाइ धातु catalyzing को आकार मा निर्भर गर्दछ। सतह एक उच्च तापमान गर्न गरम छ, र त्यसपछि ग्याँस समावेश कार्बन को आपूर्ति छ। तिनीहरूलाई बीच, - .., मिथेन, atsetelen, इथेनल, आदि थप प्रक्रिया ग्याँस रूपमा अमोनिया छ। यो उत्पादन विधि भन्दा साधारण नैनोट्यूब छ। प्रक्रिया नै कम पैसा ट्यूब को एक ठूलो संख्या को उत्पादन को लागि खर्च छ भनेर, विभिन्न औद्योगिक उद्यम मा स्थान लिन्छ। यो विधि अर्को फाइदा पनि ठाडो सदस्यहरूले उत्प्रेरक रूपमा सेवा कुनै पनि धातु कणहरु बाट प्राप्त हुन सक्छ भन्ने छ। (कार्बन नैनोट्यूब सबै पक्षलाई वर्णन गरिएको) को तयारी Suomi Iijima, कार्बन को संश्लेषण को एक परिणाम रूपमा आफ्नो उपस्थिति लागि माइक्रोस्कोप अन्तर्गत अवलोकन गर्ने अनुसन्धान गर्न सम्भव धन्यवाद गरे।

को मुख्य प्रकार

कार्बन तत्व तहहरू संख्या अनुसार वर्गीकृत छन्। साधारण किसिमको - एकल-पर्खालले घेरिएको कार्बन नैनोट्यूब। तिनीहरूलाई प्रत्येक 1 एनएम को एक मोटाई छ, र आफ्नो लम्बाइ धेरै ठूलो हुन सक्छ। हामी संरचना विचार भने, उत्पादन एक हेक्सागोनल ग्रिड प्रयोग ग्रेफाइट र्याप जस्तो देखिन्छ। यसको माथिल्लो मा carbons स्थित। तसर्थ, ट्यूब एक सिलिण्डर आकार, कुनै seams छ जो छ। माथिल्लो भाग fullerene अणु मिलेर Lids उपकरणहरू बन्द गर्छ।

अर्को दृश्य - multiwall कार्बन नैनोट्यूब। तिनीहरूले ग्रेफाइट धेरै पत्रहरु एक सिलिन्डर को आकार मा स्ट्याक छन् समावेश। दूरी therebetween 0.34 एनएम मा बनाए छ। यस प्रकारको संरचना दुई विधिहरू प्रयोग वर्णन छन्। केही नेस्ट एकल-पर्खाल पाइप एक रूसी पुतली जस्तै देखिन्छ कि - पहिलो, बहु-ट्यूब मा। एक सेकेन्डमा, बहु-पर्खालले घेरिएको नैनोट्यूब ग्रेफाइट एक जोडेको अखबार समान छ जो, आफै वरिपरि धेरै पटक र्याप छ जो पाना छन्।

कार्बन नैनोट्यूब: आवेदन

आइटम nanomaterials को को वर्ग को ब्रान्ड नयाँ सदस्य छन्। पहिले उल्लेख रूपमा, तिनीहरूले एक लास संरचना को ग्रेफाइट वा हीरा को गुण भिन्न जो छ। यसलाई त्यसैले अन्य सामाग्री भन्दा बढी अक्सर प्रयोग गरिन्छ।

कारण तन्यता बल, flexural बल, चालकता जस्ता विशेषताहरु गर्न, धेरै क्षेत्रमा प्रयोग गरिन्छ:

• पलिमर गर्न additives रूपमा;
• प्रकाश उपकरणहरू, साथै दूरसञ्चार नेटवर्क मा फ्लैट प्यानल प्रदर्शन र हैंडसेट लागि उत्प्रेरक;
• विद्युत छालहरू एक अवशोषक रूपमा;
• शक्ति रूपान्तरण;
• विभिन्न ब्याट्री प्रकार मा anodes;
• हाइड्रोजन भण्डारण;
• सेन्सर र capacitors उत्पादन;
• कंपोजिट उत्पादन र आफ्नो संरचना र गुण को प्रवर्धन।

धेरै वर्ष, कार्बन नैनोट्यूब लागि, जो को प्रयोग, एक विशेष उद्योग सीमित छैन वैज्ञानिक अनुसन्धान प्रयोग गरिएको। रूपमा ठूलो मात्रा उत्पादन समस्या छन् यस्तो सामाग्री, बजार मा एक कमजोर स्थिति छ। अर्को महत्वपूर्ण कुरा उच्च प्रति पदार्थ एक ग्राम बारेमा 120 डलर छ, कार्बन नैनोट्यूब को लागत छ।

तिनीहरूले धेरै खेल सामान बनाउन प्रयोग गरिन्छ जो धेरै कंपोजिट, को उत्पादन को लागि एक आधारभूत तत्व रूपमा प्रयोग गरिन्छ। अर्को उद्योग -avtomobilestroenie। कला मा कार्बन नैनोट्यूब को Functionalization पलिमर प्रवाहकीय गुण endow कम छ।

नैनोट्यूब को थर्मल चालकता को गुणक पर्याप्त उच्च छ, त्यसैले तिनीहरू विभिन्न विशाल उपकरण लागि ठंडा उपकरणको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। पनि जांच पाइप संलग्न छन् कि टोपी गरेका छन्।

सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण शाखा आवेदन कम्प्युटर प्रविधिको समावेश गर्नुहोस्। कारण नैनोट्यूब विशेष गरी समतल-प्यानल प्रदर्शित छन्। तिनीहरूलाई को मदत पाएर तपाईं एकदम कम्प्युटर को आकार कम गर्न सक्छ, साथै यसको प्राविधिक प्रदर्शन वृद्धि गर्न। तयार उपकरण धेरै पटक हालको प्रविधि भन्दा ठूलो हुनेछ। यी अध्ययन को आधार मा, तपाईं उच्च-kinescopes सिर्जना गर्न सक्नुहुन्छ।

समय, को ट्यूब स्वास्थ्य र ऊर्जा क्षेत्रहरु प्रयोग हुने छैन मात्र इलेक्ट्रनिक्स मा, तर पनि।

उत्पादन

कार्बन ट्यूब, जो को उत्पादन तिनीहरूलाई दुई प्रकारका बीच वितरण गरिएको छ, वितरित। अर्थात्, MWNT SWNT भन्दा धेरै उत्पादन। आपतकालीन मा डु को दोस्रो प्रकारको। विभिन्न कम्पनीहरु लगातार कार्बन नैनोट्यूब उत्पादन। तर माग तिनीहरूले व्यावहारिक तिनीहरू पनि उच्च खर्च किनभने प्रयोग नगर्नुहोस्।

नेताहरूले उत्पादन

वर्तमानमा, कार्बन नैनोट्यूब को उत्पादन मा अग्रणी स्थिति एशियाली देशहरूमा, कब्जा उत्पादन क्षमता 3 उच्च भन्दा पटक युरोप र अमेरिका को अन्य देशहरूमा भन्दा उच्च छ जो। विशेष, MWNT को उत्पादन जापान मा लगी भएको छ। तर यस्तो कोरिया र चीन, अन्य देशहरूमा, यो सूचक मा मान्नु भएन।

रूस मा उत्पादन

कार्बन नैनोट्यूब को घरेलू उत्पादन टाढा अन्य देशहरूमा पछि छ। वास्तवमा, सबै यस क्षेत्रमा अनुसन्धान गुणस्तर निर्भर गर्दछ। त्यहाँ देशमा विज्ञान र प्रविधिको केन्द्र को विकास को लागि प्रयाप्त रकम विनियोजन गरेको छैन। किनभने म यो उद्योग मा प्रयोग गर्न सकिन्छ कसरी थाहा छैन धेरै मान्छे, नैनो को विकास बुझ्ने छैन। त्यसैले, नयाँ अर्थव्यवस्था निशान रन गर्न संक्रमण एकदम गाह्रो छ।

तसर्थ, रूसी राष्ट्रपति जो बाहिर विभिन्न कार्बन तत्व सहित नैनो को क्षेत्रको विकास सेट एक उर्दी, जारी। यो उद्देश्य लागि, एक विशेष विकास कार्यक्रम सिर्जना गरिएको थियो आफ्नै निर्माण गर्न प्रविधिहरू। कम्पनी "Nanotechnologies" अर्डर सबै अंक गरियो भनेर सिर्जना गरिएको थियो ,. यसको कामकाज राज्य बजेट बाट मात्रा विनियोजन गरिएको थियो। जसले डिजाइन, कार्बन नैनोट्यूब को औद्योगिक आवेदन मा उत्पादन र कार्यान्वयन नियन्त्रण गर्नुपर्छ त्यो थियो। राशि विभिन्न अनुसन्धान संस्थान प्रयोगशालाहरुमा को विकास मा खर्च गर्न, साथै घरेलू वैज्ञानिकहरूको अवस्थित उपलब्धिहरू बलियो मदत विनियोजन। साथै, यी धन कार्बन नैनोट्यूब को उत्पादन को लागि उच्च गुणवत्ता उपकरण खरीद लागि प्रयोग गरिने छ। यो पनि सामाग्री रोगहरु को एक किसिम को कारण देखि, मानव स्वास्थ्य रक्षा गर्नेछ ती उपकरणहरू हेरविचार गर्नुपर्छ।

पहिले उल्लेख रूपमा, सम्पूर्ण समस्या धन हुर्काउँदा निहित। सबैभन्दा लगानीकर्ताले विशेष गरी लामो समय को लागि, अनुसन्धान र विकासमा लगानी गर्न चाहँदैनन्। सबै व्यवसाय एक लाभ हेर्न चाहनुहुन्छ, तर नैनो-सक्छन् वर्ष जानुहोस्। त्यो सानो र मध्यम आकारको कारोबार को प्रतिनिधिहरु के धक्का छ। साथै, सार्वजनिक लगानी बिना पूर्ण nanomaterials को को उत्पादन सुरु हुनेछ। त्यहाँ व्यापार को विभिन्न चरणमा बीच कुनै मध्यस्थ छ देखि अर्को समस्या, कानुनी आधार को कमी छ। त्यसैले, रूस मा कार्बन नैनोट्यूब उत्पादन, दावी छैन जो, मात्र वित्तीय, तर पनि मानसिक लगानी आवश्यक छ। रूसी संघ एशियाली देशहरूमा टाढा हुँदा नैनो को विकास मा अग्रणी छन्।

मिति, उद्योग मा विकासक्रम मास्को, तामबोभ, सेन्ट पीटर्सबर्ग, नोवोसिबिर्स्क र कजान विभिन्न विश्वविद्यालयहरु को रासायनिक विभाग मा लगे। कार्बन नैनोट्यूब को अग्रणी निर्माताहरु दृढ छन् "गारनेट" र तामबोभ बोट "Komsomolets"।

सकारात्मक र नकारात्मक पक्षहरू

लाभ बीच हामी कार्बन नैनोट्यूब को विशेष गुण छुट्याउन सक्नुहुन्छ। तिनीहरूले यांत्रिक तनाव को प्रभाव नष्ट छैन अन्तर्गत छ जो एक टिकाऊ सामाग्री, छन्। साथै, तिनीहरूले झुकन र stretching मा राम्रो काम। यो कारणले गर्दा फ्रेम को बन्द संरचना गर्न सम्भव थियो। प्रयोगको एक क्षेत्र सीमित छैन। को ट्यूब मोटर वाहन, इलेक्ट्रनिक्स, चिकित्सा र ऊर्जा प्रयोग गरिएको छ।

विशाल drawback मानव स्वास्थ्य मा नकारात्मक प्रभाव छ। मानव शरीर प्रवेश कणहरु नैनोट्यूब, घातक ट्यूमर र क्यान्सर गर्न वृद्धि दिनुहोस्।

अत्यावश्यक पक्ष यो क्षेत्रको वित्त छ। धेरै मानिसहरू लाभ लागि धेरै समय आवश्यक रूपमा, मा विज्ञान लगानी गर्न चाहँदैनन्। र एक कामकाज बिना अनुसन्धान प्रयोगशालाओं नैनो को विकास हुन सक्दैन।

निष्कर्षमा

कार्बन नैनोट्यूब नवीन प्रविधिहरू मा एक प्रमुख भूमिका खेल्छन्। धेरै विशेषज्ञहरु आउँदै वर्ष यो उद्योग वृद्धि भविष्यवाणी। त्यहाँ एक महत्वपूर्ण माल को लागत कम हुनेछ जुन, उत्पादन क्षमता मा वृद्धि हुनेछ। मूल्यहरु मा कमी संग, ट्यूब विशाल मांग मा हुनेछ, र धेरै यन्त्रहरू र उपकरण लागि बेबदल सामाग्री हुनेछ।

त्यसैले, हामी यी उत्पादनहरु के गठन बाहिर फेला परेन।