कार्बन नैनोट्यूब: उत्पादन, उपयोग, गुण

ऊर्जा एक महत्वपूर्ण उद्योग है, जो मानव जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एक देश की ऊर्जा राज्य उद्योग में कई वैज्ञानिकों के काम पर निर्भर करता है। आज, वे के लिए खोज कर रहे हैं वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों। इन प्रयोजनों के लिए, वे कुछ भी उपयोग करने के लिए, धूप और पानी से, हवा शक्ति के साथ खत्म कर तैयार हैं। उपकरण है कि पर्यावरण से ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम है की बहुत सराहना की है।

अवलोकन

कार्बन नैनोट्यूब - एक बेलनाकार आकृति के साथ एक लंबी लुढ़का ग्रेफाइट विमान। आमतौर पर, उनके मोटाई लंबे कई सेंटीमीटर नैनोमीटर के कई दसियों तक पहुँचता है। नैनोट्यूब के अंत में एक गोलाकार सिर जो फुलरीन का एक हिस्सा है रूपों।

धातु और अर्ध-परिचालक: वहाँ कार्बन नैनोट्यूब से कुछ प्रकार के होते हैं। मुख्य अंतर यह है वर्तमान चालकता है। पहले प्रकार 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर वर्तमान का संचालन कर सकते हैं, और दूसरा - केवल ऊंचा तापमान पर।

कार्बन नैनोट्यूब: गुण

इस तरह प्रयुक्त रसायन विज्ञान या नैनो के रूप में सबसे आधुनिक प्रवृत्तियों, नैनोट्यूब जो कार्बन कंकाल संरचना है से जुड़ा हुआ। यह क्या है? इस संरचना के अंतर्गत बड़े अणुओं, जो परस्पर केवल कार्बन परमाणुओं हैं को दर्शाता है। कार्बन नैनोट्यूब, जिसे बंद खोल प्रपत्र के गुणों पर आधारित हैं, अत्यधिक महत्व दिया जाता है। इसके अलावा, डेटा के गठन बेलनाकार आकृति के होते हैं। इस तरह के ट्यूब ग्रेफाइट शीट रोलिंग, चाहे किसी विशिष्ट उत्प्रेरक से विकसित करने के लिए द्वारा तैयार किया जा सकता है। कार्बन नैनोट्यूब, जो चित्र नीचे दिखाए गए हैं, एक असाधारण संरचना है। एकल परत और बहु परत, सीधे और टेढ़ा: वे विभिन्न आकृति और आकार में आते हैं। तथ्य यह है कि नैनोट्यूब बहुत नाजुक होते हैं के बावजूद, वे सबसे मजबूत सामग्री है। नतीजतन, कई अध्ययनों में पाया गया है कि वे इस तरह के तन्यता और फ्लेक्सुरल ताकत के रूप में जन्मजात गुण हैं। गंभीर यांत्रिक तनाव की कार्रवाई के तहत, तत्वों भीड़ नहीं करते हैं और नहीं टूटते, कि है, अलग अलग वोल्टेज को समायोजित कर सकते हैं।

विषाक्तता

कई जांच के परिणामस्वरूप, यह पाया गया है कि कार्बन नैनोट्यूब एस्बेस्टोस फाइबर, अर्थात घातक ट्यूमर की एक किस्म होने के रूप में अच्छी तरह से फेफड़ों के कैंसर के रूप में ही समस्याएं पैदा कर सकता। अभ्रक के प्रतिकूल प्रभाव की डिग्री प्रकार और उसके फाइबर की मोटाई पर निर्भर करता है। क्योंकि कार्बन नैनोट्यूब एक छोटा सा वजन और आकार है, वे आसानी से शरीर एक साथ हवा के साथ दर्ज करें। इसके अलावा, वे फुस्फुस का आवरण में गिर जाते हैं और सीने में शामिल किए गए हैं, और अंततः जटिलताओं की एक किस्म का कारण है। वैज्ञानिकों ने एक प्रयोग किया और चूहों कणों नैनोट्यूब का भोजन करने के लिए जोड़ा। छोटे व्यास के उत्पाद लगभग बड़ा शरीर में रहने नहीं किया, लेकिन - पेट की दीवारों में खोदे गए और विभिन्न रोगों का कारण।

तैयारी के तरीकों

तिथि करने के लिए, वहाँ कार्बन नैनोट्यूब चाप प्रभारी, पृथक, वाष्प जमाव के उत्पादन के लिए निम्नलिखित तरीके हैं।

इलेक्ट्रिक निर्वहन। की बिजली का आरोप है, जो हीलियम के साथ जलता के प्लाज्मा में (कार्बन नैनोट्यूब इस आलेख में वर्णित किया जाता है) तैयार करना। इस तरह की एक प्रक्रिया फुलरीन के उत्पादन के लिए विशेष तकनीकी उपकरणों का उपयोग किया जा कर सकते हैं। लेकिन दूसरी चाप मोड इस पद्धति में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, वर्तमान घनत्व कम हो जाती है, और कैथोड विशाल मोटाई का इस्तेमाल किया। हीलियम का माहौल बनाने के लिए यह तत्व का दबाव बढ़ाने के लिए आवश्यक है। कार्बन नैनोट्यूब छिड़काव द्वारा प्राप्त की। उनकी संख्या बढ़ गई है कि, आप एक ग्रेफाइट छड़ उत्प्रेरक में दर्ज करना होगा। ज्यादातर मामलों में, धातु के अलग-अलग समूहों का एक मिश्रण। इसके अलावा, दबाव और sputtering विधि में एक परिवर्तन है। इस प्रकार, एक कैथोड गोली, और जिसमें कार्बन नैनोट्यूब बनते हैं। तैयार उत्पादों कैथोड से लंबवत बढ़ रहा है और बंडलों में एकत्र कर रहे हैं। वे 40 माइक्रोन की लंबाई है।

Ablyasatsiya। इस तरह की एक विधि रिचर्ड स्माली द्वारा आविष्कार किया गया था। इसका सार वास्तव में, एक रिएक्टर में है कि विभिन्न भाप बनकर ग्रेफाइट निहित सतह उच्च तापमान पर काम कर। कार्बन नैनोट्यूब रिएक्टर के निचले हिस्से में ग्रेफाइट के वाष्पीकरण द्वारा गठित कर रहे हैं। शीतलक और उन्हें सभा एक ठंडा सतह के माध्यम से होता है। पहले मामले में, तत्वों की संख्या इस विधि आंकड़ा 10% की वृद्धि हुई 60% के बराबर है, तो। लेजर absolyatsii विधि की लागत सभी दूसरों की तुलना में अधिक महंगा है। आम तौर पर, एकल-दीवार नैनोट्यूब प्रतिक्रिया तापमान बदलकर तैयार किया।

गैस चरण से बयान। कार्बन वाष्प जमाव विधि देर 50s में आविष्कार किया गया था। लेकिन कोई भी अनुमान किया जा सकता था कि यह के माध्यम से कार्बन नैनोट्यूब प्राप्त करना संभव है। तो, पहले आप उत्प्रेरक की सतह तैयार करने के लिए की जरूरत है। यह विभिन्न धातुओं, उदा, कोबाल्ट, निकल और अन्य लोगों के महीन कणों हो सकता है के रूप में। नैनोट्यूब उत्प्रेरक परत से उत्पन्न करने लगे हैं। उनकी मोटाई धातु उत्प्रेरित करने के आकार पर निर्भर करता है। सतह एक उच्च तापमान को गर्म किया जाता है, और फिर वहाँ गैस युक्त कार्बन की आपूर्ति है। उनमें से - .., मीथेन, atsetelen, इथेनॉल, आदि एक और प्रक्रिया गैस के रूप में अमोनिया है। इस उत्पादन पद्धति सबसे आम नैनोट्यूब है। प्रक्रिया अपने आप में, विभिन्न औद्योगिक उद्यमों पर होता है ताकि कम पैसे ट्यूब की एक बड़ी संख्या के उत्पादन के लिए लिया करता है। इस पद्धति का एक और लाभ यह है कि खड़ी सदस्य किसी भी धातु के कणों कि उत्प्रेरक के रूप में सेवा से प्राप्त किया जा सकता है। (कार्बन नैनोट्यूब सभी पक्षों पर वर्णित हैं) की तैयारी के लिए अनुसंधान Suomi ईजिमा, जो कार्बन के संश्लेषण का एक परिणाम के रूप में उनकी उपस्थिति के लिए खुर्दबीन के नीचे मनाया संभव धन्यवाद दिया।

के मुख्य प्रकार

कार्बन तत्व परतों की संख्या के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। सबसे सरल प्रकार - एकल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब। उनमें से प्रत्येक के बारे में 1 एनएम के एक मोटाई है, और उनकी लंबाई बहुत अधिक से अधिक हो सकता है। अगर हम संरचना पर विचार करें, उत्पाद एक हेक्सागोनल ग्रिड का उपयोग कर ग्रेफाइट चादर की तरह दिखता है। अपने कोने में स्थित कार्बन। इस प्रकार, ट्यूब एक बेलनाकार आकृति, जो कोई तेजी है है। ऊपरी भाग पलकों फुलरीन अणुओं से मिलकर उपकरणों बंद कर देता है।

अगला दृश्य - multiwall कार्बन नैनोट्यूब। वे ग्रेफाइट की कई परतों कि एक सिलेंडर के आकार में खड़ी दिखती हैं से मिलकर बनता है। दूरी therebetween 0.34 एनएम पर बनाए रखा है। इस प्रकार की संरचना दो तरीकों का उपयोग कर वर्णित हैं। कुछ नेस्टेड एकल दीवार पाइप यह है कि एक रूसी गुड़िया की तरह लग रहा - पहली, बहु ट्यूब पर। एक सेकंड में, बहु-दीवार नैनोट्यूब ग्रेफाइट शीट जो अपने आप में चारों ओर कई बार लपेटा जाता है, जो एक मुड़ा हुआ अखबार के समान है कर रहे हैं।

कार्बन नैनोट्यूब: अनुप्रयोगों

आइटम नेनो सामग्री के वर्ग का नया सदस्य हैं। जैसा कि पहले उल्लेख, वे एक शव संरचना जो ग्रेफाइट या हीरे के गुणों से भिन्न है। इसलिए यह अन्य सामग्री की तुलना में अधिक बार प्रयोग किया जाता है।

तन्य शक्ति, फ्लेक्सुरल शक्ति, चालकता के रूप में ऐसी विशेषताओं के कारण, कई क्षेत्रों में प्रयोग किया जाता:

• पॉलिमर करने के लिए additives के रूप में;
• प्रकाश उपकरणों के साथ-साथ फ्लैट पैनल डिस्प्ले और दूरसंचार नेटवर्कों में हैंडसेट के लिए उत्प्रेरक;
• विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एक अवशोषक के रूप में;
• बिजली रूपांतरण;
• विभिन्न बैटरी प्रकार में एनोड;
• हाइड्रोजन के भंडारण;
• सेंसर और संधारित्र उत्पादन;
• कंपोजिट उत्पादन और उनकी संरचना और गुणों का प्रवर्धन।

कई वर्षों, कार्बन नैनोट्यूब के लिए, जिनमें से उपयोग एक विशेष उद्योग तक सीमित नहीं है, वैज्ञानिक अनुसंधान में इस्तेमाल किया। के रूप में वहाँ बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ समस्याएं हैं ऐसी सामग्री, बाजार में एक कमजोर स्थिति है। एक अन्य महत्वपूर्ण बिंदु के लिए कार्बन नैनोट्यूब की उच्च लागत, जो पदार्थ के एक ग्राम प्रति के बारे में 120 डॉलर है।

वे कई कंपोजिट, जो कई खेल का सामान बनाने के लिए उपयोग किया जाता है के उत्पादन के लिए एक बुनियादी तत्व के रूप में उपयोग किया जाता है। एक अन्य उद्योग -avtomobilestroenie। कला में कार्बन नैनोट्यूब के functionalization पॉलिमर प्रवाहकीय गुण प्रदान करना कम है।

नैनोट्यूब की तापीय चालकता का गुणांक काफी अधिक है है, तो वे विभिन्न बड़े पैमाने पर उपकरणों के लिए एक ठंडा डिवाइस रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसके अलावा वे टोपियां कि जांच पाइप से जुड़े होते हैं बना दिया है।

सबसे महत्वपूर्ण शाखा अनुप्रयोगों कंप्यूटर प्रौद्योगिकी शामिल हैं। कारण नैनोट्यूब विशेष रूप से फ्लैट पैनल प्रदर्शित करता है है। उनमें से मदद के साथ, आप काफी कंप्यूटर के आकार को कम कर सकते हैं, साथ ही साथ अपनी तकनीकी प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए। तैयार उपकरण कई बार मौजूदा प्रौद्योगिकी की तुलना में अधिक हो जाएगा। इन अध्ययनों के आधार पर, आप उच्च kinescopes बना सकते हैं।

समय के साथ, ट्यूब न केवल इलेक्ट्रॉनिक्स में स्वास्थ्य और ऊर्जा क्षेत्रों में इस्तेमाल किया जाएगा, लेकिन यह भी।

उत्पादन

कार्बन ट्यूब, जिनमें से उत्पादन उनमें से दो प्रकार के बीच वितरित किया जाता है, समान रूप से वितरित। यानी, MWNT SWNT की तुलना में अधिक उत्पादन। आपात स्थिति में करते हैं की दूसरी तरह। विभिन्न कंपनियों के लगातार कार्बन नैनोट्यूब का उत्पादन। लेकिन मांग वे व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं करते हैं, क्योंकि वे बहुत अधिक लागत।

नेताओं उत्पादन

वर्तमान में, कार्बन नैनोट्यूब के उत्पादन में अग्रणी स्थिति एशियाई देशों, पर कब्जा कर लिया उत्पादन क्षमता जो यूरोप और अमेरिका के अन्य देशों की तुलना में अधिक से अधिक 3 गुना अधिक है। विशेष रूप से, MWNT के उत्पादन में जापान में लगी हुई है। लेकिन इस तरह के कोरिया और चीन, के रूप में अन्य देशों, इस सूचक में स्वीकार नहीं किया।

रूस में प्रोडक्शन

कार्बन नैनोट्यूब के घरेलू उत्पादन अब तक अन्य देशों के पीछे है। वास्तव में, सब कुछ इस क्षेत्र में अनुसंधान की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। देश में विज्ञान और प्रौद्योगिकी केन्द्रों के विकास के लिए पर्याप्त धनराशि आवंटित नहीं है। बहुत से लोग नैनो के विकास के अनुभव नहीं है, क्योंकि मैं यह कैसे उद्योग में इस्तेमाल किया जा सकता पता नहीं है। इसलिए, एक नई अर्थव्यवस्था निशान रन के लिए संक्रमण काफी मुश्किल है।

इसलिए, रूसी राष्ट्रपति एक डिक्री, जिसके बाहर कार्बन तत्वों सहित नैनो के विभिन्न क्षेत्रों, के विकास के सेट जारी किए हैं। इस प्रयोजन के लिए एक विशेष विकास कार्यक्रम बनाया गया था अपने स्वयं के निर्माण करने के लिए प्रौद्योगिकियों। कंपनी "Nanotechnologies" बनाया ताकि आदेश के सभी बिंदुओं को किए गए थे गया था ,. इसकी कार्यप्रणाली राज्य के बजट से एक पर्याप्त राशि आवंटित किया गया था। यह वह था जो कार्बन नैनोट्यूब के औद्योगिक अनुप्रयोगों में डिजाइन, उत्पादन और कार्यान्वयन को नियंत्रित करना चाहिए। राशि विभिन्न अनुसंधान संस्थानों और प्रयोगशालाओं के विकास पर खर्च करने के लिए, साथ ही घरेलू वैज्ञानिकों की मौजूदा उपलब्धियों को मजबूत बनाने में मदद आवंटित। इसके अलावा, इन निधियों कार्बन नैनोट्यूब के उत्पादन के लिए उच्च गुणवत्ता वाले उपकरणों की खरीद के लिए इस्तेमाल किया जाएगा। यह भी उन उपकरणों है कि मानव स्वास्थ्य की रक्षा करेगा का ध्यान रखना चाहिए के बाद से सामग्री रोगों की एक किस्म का कारण बनता है।

जैसा कि पहले उल्लेख पूरे समस्या धन जुटाने में निहित है। अधिकांश निवेशक विशेष रूप से एक लंबे समय के लिए अनुसंधान और विकास में निवेश करने के लिए, नहीं करना चाहती। सभी व्यापार लाभ को देखने के लिए चाहते हैं, लेकिन साल के लिए नैनो-कर सकते हैं जाओ। यही कारण है कि छोटे और मध्यम आकार के व्यापारों के प्रतिनिधियों धक्का है। इसके अलावा, सरकारी निवेश के बिना पूरी तरह से नेनो सामग्री का उत्पादन शुरू नहीं होंगे। के बाद से वहाँ व्यापार करने के विभिन्न चरण के बीच कोई मध्यस्थ है एक और समस्या, कानूनी आधार की कमी है। इसलिए, रूस में कार्बन नैनोट्यूब उत्पादन है, जो दावा किया नहीं है, केवल वित्तीय, लेकिन यह भी मानसिक निवेश का नहीं की आवश्यकता है। जबकि रूस एशियाई देशों से दूर है नैनो के विकास में नेतृत्व कर रहे हैं कि।

तिथि करने के लिए, उद्योग में विकास मास्को, तांबोव, सेंट पीटर्सबर्ग, नोवोसिबिर्स्क और कज़ान के विभिन्न विश्वविद्यालयों के रासायनिक विभागों में लगे। कार्बन नैनोट्यूब के अग्रणी निर्माताओं फर्म हैं "गार्नेट" और तांबोव संयंत्र "Komsomolets"।

सकारात्मक और नकारात्मक पहलुओं

लाभ के बीच हम कार्बन नैनोट्यूब के विशेष गुण भेद कर सकते हैं। वे एक टिकाऊ सामग्री, के तहत यांत्रिक तनाव के प्रभाव को नष्ट नहीं किया जाता है जो कर रहे हैं। इसके अलावा, वे झुकने और खींच में अच्छी तरह से काम करते हैं। यह फ्रेम के बंद संरचना की वजह से संभव हो सका। उनके उपयोग एक क्षेत्र तक सीमित नहीं है। ट्यूब मोटर वाहन, इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा और ऊर्जा के क्षेत्र में इस्तेमाल किया गया है।

विशाल दोष यह मानव स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। कण नैनोट्यूब मानव को शरीर में प्रवेश, घातक ट्यूमर और कैंसर को जन्म दे।

एक अनिवार्य पहलू इस क्षेत्र के वित्तपोषण है। बहुत से लोग विज्ञान के क्षेत्र में निवेश करने के लिए, जैसा कि आप लाभ के लिए बहुत समय की आवश्यकता है नहीं करना चाहती। और एक कामकाज बिना अनुसंधान प्रयोगशालाओं नैनो के विकास नहीं हो सकता।

निष्कर्ष

कार्बन नैनोट्यूब नवीन तकनीकों में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं। कई विशेषज्ञों का आने वाले वर्षों में इस उद्योग के विकास का अनुमान है। वहाँ उत्पादन क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि है, जो माल की लागत कम हो जाएगा हो जाएगा। कीमतों में कमी के साथ, ट्यूब भारी मांग में हो जाएगा, और कई उपकरणों और उपकरणों के लिए एक अपूरणीय सामग्री हो जाएगा।

तो, हमें पता चला है कि इन उत्पादों का गठन किया।