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

Въглеродна нанотръба науката и технологиите

Въглеродните нанотръби са молекулярно-мащабни тръби с графитен въглерод с изключителни свойства. Те са сред най-твърдата и силните влакна, познати, и има забележителни електронни свойства и много други уникални характеристики. Поради тези причини те са привлечени огромни академичната и индустриалната интерес, с хиляди документи на нанотръби се публикува всяка година. Търговски приложения са били по-скоро бавно да се развива, обаче, най-вече заради високите разходи за производство на най-добрите нанотръби качество.

История

Сегашната огромен интерес в въглеродни нанотръби е пряко следствие от синтеза на на Buckminster, C60, и други фулерени, през 1985 г. Откритието, че въглерод може да се образува стабилна, подредени структури, различни от графит и диамант стимулирани изследователи от цял свят, за да търсят други нови форми на въглерод. Търсенето бе даден нов тласък, когато той бе показан през 1990 г., че C60 може да бъде произведен в апарат на прост електродъгово изпаряване лесно достъпна във всички лаборатории. Той се използва такъв изпарител че японски учен Sumio Ииджима открити фулерен свързани въглеродни нанотръби в 1991. тръби, съдържащи най-малко два слоя, често много повече, и варират в външен диаметър от около 3 пМ до 30 пМ. Те са винаги затворена в двата края.

А трансмисионна електронна микроснимка на някои multiwalled нанотръби е показано на фигурата (вляво). През 1993 г., нов клас въглеродна нанотръба е била открита, само с един слой. Тези единични стени нанотръби обикновено са по-тесни от multiwalled тръби, с диаметри обикновено в диапазона 1-2 Nm, и са склонни да бъдат извити, а не направо. Образът на правото показва някои типични единствен стени тръби скоро беше установено, че тези нови влакна имаха редица изключителни свойства (виж по-долу), и това предизвика експлозия на научните изследвания в областта на въглеродните нанотръби. Важно е да се отбележи, обаче, че нано тръби от въглеродна, произведени каталитично, са били известни от много години преди откриването Ииджима му. Основната причина, поради която тези ранни тръби не вълнуват широк интерес е, че те са структурно-скоро несъвършен, така че не са имали особено интересни свойства. Последните изследвания са фокусирани върху подобряване на качеството на каталитично-произвеждани нанотръби.

Структура

Свързването на въглеродни нанотръби се sp², с всеки атом се присъедини към три съседи, като в графит. Тръбите могат да бъдат смятани за навити графенови листове (графен е индивидуален графит слой). Има три различни начини, по които графен лист може да се навива в една тръба, както е показано в схемата по-долу.

Първите две от тях, известен като “фотьойл” (горе вляво) и “зиг-заг” (в средата вляво) има висока степен на симетрия. Термините “фотьойл” и “Зиг-Заг” се позова на споразумението от шестоъгълници по периферията. Третият клас на тръба, което на практика е най-често, е известен като хирален, което означава, че може да съществува в две огледални свързани форми. Пример за хирална нанотръба е показан в долния ляв ъгъл.

Структурата на една нанотръба може да бъде определено чрез вектор, (п, т), който определя как графен лист се навива. Това може да се разбира с позоваване на фигура отдясно. За да се произведе нанотръба с индексите (6,3), да речем, на листа се навива, така че атомът етикетирани (0,0) се наслагва върху този, обозначен (6,3). Може да се види от фигурата, че т = 0 за всички зигзагообразни тръби, а п = М за стол тръби.

Синтез

Методът за електродъгово изпаряване, който произвежда най-доброто качество нанотръби, включва пропускане на поток от около 50 ампера между два графитни електроди в атмосфера от хелий. Това води графита за изпарение, някои от това кондензиране по стените на реакционния съд и част от него върху катода. Това е депозирането на катода, който съдържа въглеродни нанотръби. Единична стени нанотръби са произведени, когато Co и Ni или някакъв друг метал се добавя към анода. Известно е от 1950, ако не по-рано, че въглеродни нанотръби могат да се направят чрез преминаване на въглерод-съдържащ газ, като въглеводород, над катализатор. Катализаторът се състои от наноразмерни частици от метал, обикновено Fe, Co или Ni. Тези частици катализират разграждането на газовите молекули в въглерод, и една тръба след това започва да расте с метална частица на върха. Той бе показан през 1996 г., че единични стени нанотръби могат да бъдат получени и каталитично. Съвършенството на въглеродни нанотръби, произведени по този начин, като цяло е по-беден от тези, направени от електродъгово изпаряване, но големи подобрения в областта на техниката са направени през последните години. Голямото предимство на каталитичен синтез над електродъгово изпаряване е, че тя може да се увеличат, за обема на производството. Третият важен метод за получаване на въглеродни нанотръби включва използването мощен лазер за изпарение цел метал-графит. Това може да се използва за производство на един стени тръби с висок добив.

Имоти

Силата на sp² връзки въглерод-въглерод на дава въглеродни нанотръби невероятни механични свойства. Твърдостта на материал се измерва по отношение на своята модул на Янг, степента на промяна на стреса с приложна щам. модул от най-добрите нанотръби Юнг може да бъде по-висока от 1000 GPa което е приблизително 5 пъти по-висока от стомана. Якостта на опън, или скъсване щам на нанотръби може да бъде до 63 GPa, около 50 пъти по-висока от стомана. Тези свойства, съчетани с лекотата на въглеродни нанотръби, им дава голям потенциал в приложения като космическите изследвания. Тя дори се предполага, че нанотръби могат да бъдат използвани в “космически асансьор”, една Земя-пространството кабел, предложен за първи път от Артър Кларк. Електронните свойства на въглеродни нанотръби също са необикновени. Особено забележително е, че нанотръби могат да бъдат метални или полупроводников в зависимост от тяхната структура. По този начин, някои нанотръби имат проводимост по-висока от тази на мед, докато други се държат по-скоро като силиций. Има голям интерес към възможността за изграждане на нано електронни устройства от нанотръби, и известен напредък е постигнат в тази област. Въпреки това, с цел да се изгради полезно устройство, ние ще трябва да се организира много хиляди нанотръби в определен модел, а ние все още не са на нивото на контрол, е необходимо да се постигне това. Има няколко области на технологиите, където вече се използват въглеродни нанотръби. Те включват плоски дисплеи, сканиране микроскопи и сензорни устройства. Уникалните свойства на въглеродни нанотръби несъмнено ще доведе до много повече приложения.

Nanohorns

Единична стени въглеродни конуси с морфология, подобни на тези на нанотръби капачки са подготвени за първи път от Питър Харис, Едман Цанг и колеги през 1994 г. (кликнете тук, за да видите нашите хартия). Те не са били открити от NEC учени, както се посочва в съобщение за пресата. Те са произведени от високо температурни топлинни обработки на фулерен сажди – кликнете тук, за да видите типичен образ. група Sumio Ииджима му впоследствие показа, че те също могат да бъдат произведени чрез лазерна аблация на графит, и им даде името “nanohorns”. Тази група е доказано, че имат забележителни nanohorns адсорбционни и каталитични свойства и че те могат да се използват като компоненти на ново поколение горивни клетки. За подробности вижте прессъобщението на NEC и тази новина от CNN.

Нанотръба връзки

C & EN История на въглероден нанотръби

статия в Уикипедия на въглеродни нанотръби

А отлична програма, наречена нанотръба Modeler от JCrystal.

Сборник от физичните свойства на въглеродни нанотръбички от Thomas A. Adams II

Нанотръба анимация галерия Шигео Маруяма

Нано сайтове

 

Преводи на тази страница

румънски
бразилски португалски
Руски
украински
македонски
чешки
унгарски
босненският
Индонезийски от ChameleonJohn
Естонският превод на страницата “въглеродна нанотръба Science”
Чешката превод на страницата “въглеродна нанотръба Science”

 

Log in with your credentials

Forgot your details?

ARE YOU READY? GET IT NOW!
Increase more than 500% of Email Subscribers!
Your Information will never be shared with any third party.
Get a Free Quote Now
Success! Your request has been submitted.
Get a Quick Quote
Get a Free Quote Now
Success! Your request has been submitted.
Get a new copy of this list each time it's updated.
(Don't worry, we hate spam too)
We'll Let You Know When We Update This List.
Wait! We update this list regularly.
Subscribe to get notified when we add new shippers.
Don't worry, we hate spam too.
Get a new copy of this list each time it's updated.
(Don't worry, we hate spam too)
We'll Let You Know When We Update This List.
GET THE LATEST UPDATES
Wait a minute! Before you go, complete this form so we can let you know when this list is updated.
Don't worry, we hate spam too.
Success! We'll Let You Know When We Update This List.
Get Notified When This List Is Updated
Wait a minute! We update this list on a regular basis. Do you want to get notified as soon as changes are made?
* Don't worry, we hate spam too.
Form submitted, we'll let you know.