Los nanotubos de carbono: producción, uso, propiedades

La energía es una industria importante, que desempeña un papel importante en la vida humana. El estado de energía de un país depende del trabajo de muchos científicos en la industria. Hoy en día, que están buscando fuentes alternativas de energía. A estos efectos, que están dispuestos a utilizar cualquier cosa, desde la luz del sol y el agua, terminando con el poder aéreo. El equipo que es capaz de generar energía del ambiente, es muy apreciada.

visión de conjunto

Los nanotubos de carbono – un largo plano de grafito laminado con una forma cilíndrica. Por lo general, su espesor alcanza varias decenas de nanómetros a varios centímetros de largo. Al final del nanotubo forma una cabeza esférica que es una parte de fullereno.

Hay algunos tipos de nanotubos de carbono: metálicos y semiconductores. La principal diferencia es la conductividad actual. El primer tipo puede conducir la corriente a una temperatura de 0 ° C, y el segundo – sólo a temperaturas elevadas.

Los nanotubos de carbono: propiedades

La mayoría de las tendencias modernas, tales como Química Aplicada o la nanotecnología, vinculados a los nanotubos que tienen una estructura de esqueleto de carbono. ¿Qué es? Bajo esta estructura se refiere a moléculas grandes, que son interconectados solamente átomos de carbono. Los nanotubos de carbono, que se basan en las propiedades de la forma de la concha cerrada, son muy valorados. Además, la formación de los datos son de forma cilíndrica. Tales tubos se pueden preparar mediante laminación láminas de grafito, ya sea para crecer a partir de un catalizador específico. Los nanotubos de carbono, que imágenes se muestra a continuación, tienen una estructura inusual. Vienen en diferentes formas y tamaños: de una sola capa y de múltiples capas, rectas y sinuosas. A pesar del hecho de que los nanotubos son bastante frágiles, son el material más fuerte. Como resultado, muchos estudios han encontrado que son propiedades inherentes, tales como la tracción y resistencia a la flexión. Bajo la acción de la tensión mecánica severa, los elementos no tenga prisa y no se rompen, es decir, se puede ajustar a diferentes voltajes.

toxicidad

Como resultado de múltiples investigaciones, se encontró que los nanotubos de carbono pueden causar los mismos problemas que las fibras de amianto, es decir, que tienen una variedad de tumores malignos, así como cáncer de pulmón. El grado de influencia adversa de asbesto depende del tipo y el grosor de sus fibras. Debido a que los nanotubos de carbono tienen un pequeño peso y tamaño, que fácilmente entrar en el cuerpo junto con el aire. Además, caen en la pleura y se incluyen en el pecho, y eventualmente causan una variedad de complicaciones. Los científicos realizaron un experimento y se añaden a la comida de partículas ratones nanotubos. Artículos de diámetro pequeño, casi no se quedaron en el cuerpo, pero más grande – se clavaron en las paredes del estómago y causan diversas enfermedades.

métodos de preparación

Hasta la fecha, existen los siguientes métodos para la producción de nanotubos de carbono de carga de arco, la ablación, la deposición de vapor.

descarga eléctrica. Preparación de (nanotubos de carbono se describen en este artículo) en el plasma de la carga eléctrica, que se quema con helio. Tal proceso puede llevarse a cabo utilizando un equipo técnico especial para la producción de fullerenos. Sin embargo, otros modos de arco se utilizan en este método. Por ejemplo, la densidad de corriente disminuye, y los cátodos utiliza enormes espesores. Para crear una atmósfera de helio es necesario elevar la presión de este elemento. Los nanotubos de carbono obtenidos mediante pulverización. Que su número se ha incrementado, se debe introducir en un catalizador varilla de grafito. En la mayoría de los casos, una mezcla de diferentes grupos de metal. Además, hay un cambio en la presión y método de bombardeo iónico. Por lo tanto, una pastilla de cátodo, y en el que se forman los nanotubos de carbono. Los productos terminados están subiendo perpendicularmente desde el cátodo y se recogen en haces. Tienen una longitud de 40 micras.

Ablyasatsiya. Tal método fue inventado por Richard Smalley. Su esencia radica en el hecho de que la superficie se vaporizan grafito diferente en un reactor, que opera a altas temperaturas. Los nanotubos de carbono se forman por la evaporación de grafito en la parte inferior del reactor. El enfriamiento y la recopilación de ellos se lleva a cabo por medio de una superficie de enfriamiento. En el primer caso, el número de elementos es igual a 60%, entonces en esta figura método aumentado en un 10%. El costo del método absolyatsii láser es más caro que todos los demás. Generalmente, los nanotubos de paredes individuales preparados por el cambio de la temperatura de reacción.

La deposición de la fase gaseosa. método de deposición de vapor de carbono se inventó a finales de los años 50. Pero nadie podía haber previsto que por medio de ella es posible obtener nanotubos de carbono. Por lo tanto, primero es necesario preparar la superficie del catalizador. Como puede ser partículas finas de varios metales, por ejemplo, cobalto, níquel y otros. Los nanotubos están comenzando a surgir a partir de la capa de catalizador. Su espesor depende del tamaño de catalizar metal. La superficie se calienta a una alta temperatura, y entonces no hay suministro de gas que contiene carbono. Entre ellos, – .., metano, atsetelen, etanol, etc. Como un gas de proceso adicional es amoníaco. Este método de producción es que los nanotubos más comunes. El proceso en sí se lleva a cabo en varias empresas industriales, por lo que se gasta menos dinero para la producción de un gran número de tubos. Otra ventaja de este método es que los miembros verticales pueden ser obtenidas de cualquier partícula de metal que sirven como catalizador. Preparación de (nanotubos de carbono se describen en todos los lados) hizo posible gracias a la investigación Suomi Iijima, que observó bajo el microscopio para su apariencia como resultado de la síntesis de carbono.

Los principales tipos de

elementos carbono se clasifican según el número de capas. El tipo más simple – nanotubos de carbono de pared simple. Cada uno de ellos tiene un espesor de aproximadamente 1 nm, y su longitud puede ser mucho mayor. Si tenemos en cuenta la estructura, el producto se ve como el abrigo de grafito utilizando una rejilla hexagonal. En sus vértices situado carbonos. Por lo tanto, el tubo tiene una forma cilíndrica, que no tiene costuras. La parte superior se cierra dispositivos de tapas que consisten en moléculas de fullereno.

Vista siguiente – nanotubos de carbono de pared múltiple. Se componen de varias capas de grafito que se apilan en la forma de un cilindro. La distancia entre ellos se mantiene a 0,34 nm. La estructura de este tipo se describen utilizando dos métodos. En la primera, de múltiples tubos – unos cuantos tubería de pared simple anidada que se parece a una muñeca rusa. En un segundo, los nanotubos de pared múltiple son hoja de grafito que se envuelve varias veces alrededor de sí mismo, que es similar a un periódico doblado.

Los nanotubos de carbono: aplicaciones

Los artículos son nuevos miembros de la marca de la clase de los nanomateriales. Como se mencionó anteriormente, tienen una estructura de carcasa que se diferencia de las propiedades del grafito o diamante. Por tanto, se utiliza más a menudo que otros materiales.

Debido a las características tales como resistencia a la tracción, resistencia a la flexión, la conductividad, se utilizan en muchas áreas:

• como aditivos para polímeros;
• catalizador para dispositivos de iluminación, así como pantallas planas y terminales en redes de telecomunicaciones;
• como un absorbente de ondas electromagnéticas;
• conversión de potencia;
• ánodos en varios tipos de batería;
• El almacenamiento de hidrógeno;
• la producción de sensores y condensadores;
• la producción de materiales compuestos y la amplificación de su estructura y propiedades.

Durante muchos años, los nanotubos de carbono, cuyo uso no se limita a una industria en particular, que se utiliza en la investigación científica. Dicho material tiene una posición débil en el mercado, ya que hay problemas con la producción a gran escala. Otro punto importante es el alto costo de los nanotubos de carbono, que es de aproximadamente 120 dólares por un gramo de la sustancia.

Se utilizan como un elemento básico para la producción de muchos compuestos, que se utilizan para la fabricación de muchos artículos deportivos. Otra -avtomobilestroenie industria. La funcionalización de nanotubos de carbono en la técnica se reduce a dotar a los polímeros propiedades conductoras.

Coeficiente de conductividad térmica de los nanotubos es lo suficientemente alto, por lo que se puede utilizar como un dispositivo de refrigeración para diversos equipos masiva. También se han hecho tapones que están conectados a los tubos de la sonda.

Las aplicaciones de sucursales más importantes incluyen la tecnología informática. nanotubos Due son especialmente pantallas de panel plano. Con la ayuda de ellos, puede reducir significativamente el tamaño del equipo, así como para aumentar sus prestaciones técnicas. equipo listo será varias veces superior a la tecnología actual. Sobre la base de estos estudios, se puede crear de alta cinescopios.

Con el tiempo, los tubos se utilizan no sólo en la electrónica, sino también los sectores de salud y energía.

producción

tubos de carbono, se distribuye la producción de los cuales entre los dos tipos de ellos, distribuidos uniformemente. Es decir, producir MWNT mucho más que SWNT. El segundo tipo de hacer en una emergencia. Varias empresas producen continuamente nanotubos de carbono. Pero la demanda que prácticamente no utilizan, porque cuestan demasiado alto.

la producción de los líderes

En la actualidad, la posición principal en la producción de nanotubos de carbono ocupada países asiáticos, la capacidad de producción que es superior a 3 veces mayor que en otros países de Europa y América. En particular, la producción de MWNT se dedica a Japón. Sin embargo, otros países, como Corea y China, no se reconocen en este indicador.

La producción en Rusia

La producción nacional de nanotubos de carbono es muy por detrás de otros países. De hecho, todo depende de la calidad de la investigación en esta área. No se asigna fondos suficientes para el desarrollo de centros de ciencia y tecnología en el país. Muchas personas no perciben el desarrollo de la nanotecnología, porque yo no sé cómo se puede utilizar en la industria. Por lo tanto, la transición a una nueva economía de carreras sendero es bastante difícil.

Por lo tanto, el presidente ruso emitió un decreto, que establece el desarrollo de diversas áreas de la nanotecnología, incluyendo los elementos de carbono. Para este fin, un programa de desarrollo especial fue creada para fabricar sus propias tecnologías. Compañía "nanotecnologías" se ha creado para que todos los puntos del orden se hicieron ,. Su funcionamiento se asignó una cantidad sustancial del presupuesto del Estado. Fue ella quien debe controlar el diseño, producción y aplicación en las aplicaciones industriales de los nanotubos de carbono. La cantidad asignada a gastar en el desarrollo de diversos institutos de investigación y laboratorios, así como ayudar a fortalecer los actuales logros de los científicos nacionales. Además, estos fondos serán utilizados para la compra de equipos de alta calidad para la producción de nanotubos de carbono. También debe tener cuidado de aquellos dispositivos que protejan la salud humana, ya que el material causa una variedad de enfermedades.

Como se mencionó anteriormente, todo el problema radica en la recaudación de fondos. La mayoría de los inversores no quieren invertir en investigación y desarrollo, sobre todo durante mucho tiempo. Todas las empresas quieren ver un beneficio, pero Nano-pueden ir desde hace años. Eso es lo que empuja a los representantes de las pequeñas y medianas empresas. Además, sin la inversión pública no comenzará totalmente la producción de nanomateriales. Otro problema es la falta de base jurídica, ya que no hay intermediario entre las distintas etapas del negocio. Por lo tanto, la producción de nanotubos de carbono en Rusia, que no se reivindica, no requiere sólo financieros, sino también de la inversión mental. Mientras que la Federación de Rusia está lejos de los países asiáticos que son líder en el desarrollo de la nanotecnología.

Hasta la fecha, la evolución de la industria dedicada a los departamentos químicas de varias universidades de Moscú, Tambov, San Petersburgo, Novosibirsk y Kazán. Los principales fabricantes de nanotubos de carbono son firmes "Granate" y la planta de Tambov "Komsomolets".

Aspectos positivos y negativos

Entre las ventajas podemos distinguir las propiedades especiales de los nanotubos de carbono. Se trata de un material duradero, que está bajo la influencia de la tensión mecánica no se destruye. Además, trabajan bien en flexión y de estiramiento. Esto fue posible debido a la estructura cerrada del marco. Su uso no se limita a un solo sector. Los tubos se han utilizado en la industria automotriz, la electrónica, la medicina y la energía.

Gran inconveniente es el impacto negativo en la salud humana. Partículas nanotubos que entran en el cuerpo humano, dan lugar a tumores malignos y cáncer.

Un aspecto esencial es la financiación de este sector. Muchas personas no quieren invertir en la ciencia, ya que necesita mucho tiempo para obtener ganancias. Y sin un funcionamiento laboratorios de investigación no pueden ser el desarrollo de la nanotecnología.

conclusión

Los nanotubos de carbono juegan un papel importante en las tecnologías innovadoras. Muchos expertos predicen que el crecimiento de esta industria en los próximos años. Habrá un aumento significativo de la capacidad de producción, lo que reducirá el costo de la mercancía. Con la disminución de los precios, el tubo estará en gran demanda, y se convertirá en un material insustituible para muchos dispositivos y equipos.

Por lo tanto, nos dimos cuenta de lo que constituye estos productos.