カーボンナノチューブ：生産、使用、プロパティ

エネルギーは、人間の生活の中で重要な役割を果たしている重要な産業です。 国のエネルギー状態は、業界で多くの科学者の仕事に依存します。 今日、彼らが探している代替エネルギー源。 これらの目的のために、彼らは空気の力で仕上げ、日光および水から、何かを使用して喜んでいます。 環境からエネルギーを生成することができる機器は、非常に高く評価されます。

概要

カーボンナノチューブ - 円筒形状の長い延グラファイト平面。 通常、その厚さは、長さ数センチメートルに数十ナノメートルに達します。 ナノチューブの端部にフラーレンの一部である球状頭部を形成します。

金属と半導体：カーボンナノチューブの一部の種類があります。 主な違いは、現在の導電率です。 第一のタイプは、0°Cの温度で電流を導通、および第二することができます - だけ高温で。

カーボンナノチューブ：プロパティ

こうした応用化学やナノテクノロジーなどのほとんどの最近の傾向は、炭素骨格構造を持つナノチューブにリンクされています。 それは何ですか？ この構成の下で、炭素原子のみを相互接続されている巨大分子を意味します。 閉殻フォームの特性に基づいているカーボンナノチューブは、高く評価されています。 さらに、データの生成は、円筒形状です。 そのようなチューブは、特定の触媒から成長するか、グラファイトシートを圧延することによって調製することができます。 画像は以下の通りであるカーボンナノチューブは、珍しい構造を有しています。 ストレートとしなやかな単層および多層、：彼らはさまざまな形やサイズがあります。 ナノチューブはかなり壊れやすいという事実にもかかわらず、彼らは最強の材料です。 その結果、多くの研究は、彼らがそのような引っ張りや曲げ強度などの固有の性質であることを見出しました。 深刻な機械的ストレスの作用下で、要素は急いではありませんし、壊れていない、つまり、異なる電圧に調整することができます。

毒性

複数の調査の結果、カーボンナノチューブ、すなわち悪性腫瘍の様々なだけでなく、肺癌を有する、アスベスト繊維と同様の問題を引き起こす可能性があることがわかりました。 アスベストの影響の度合いは、その繊維の種類や厚さに依存します。 カーボンナノチューブは、小さな重量と大きさを持っているので、彼らは簡単に空気と一緒に体を入力してください。 さらに、彼らは胸膜に陥ると胸の中に含まれており、最終的には合併症のさまざまなを引き起こします。 科学者は実験を行ったマウス粒子ナノチューブの食品に添加しました。 小径の製品はほとんど体内にとどまるが、より大きななかった - 胃の壁に掘らや様々な疾患を引き起こします。

製造方法

現在までに、カーボンナノチューブをアーク電荷、アブレーション、蒸着を製造するための以下の方法があります。

放電。 ヘリウムで燃焼電荷の血漿中（カーボンナノチューブは、この資料に記載されている）の調製。 このようなプロセスは、フラーレンの製造のための特別な技術的な装置を用いて行うことができます。 しかし、他のアークモードは、この方法で使用されています。 例えば、 電流密度が 減少し、カソードは大きな厚さを使用します。 ヘリウムの雰囲気を作成するには、この要素の圧力を上昇させる必要があります。 噴霧することにより得られたカーボンナノチューブ。 その数は増加していることを、あなたはグラファイト棒触媒に入力する必要があります。 ほとんどの場合、金属の異なる基の混合物。 さらに、圧力およびスパッタリング法の変化があります。 これにより、カソードペレット、前記カーボンナノチューブが形成されています。 完成品は、陰極から垂直に上昇し、束に収集されています。 彼らは、40ミクロンの長さを持っています。

Ablyasatsiya。 このような方法は、リチャード・スモーリーによって発明されました。 その本質は、高温で作動する、反応器内の異なる気化グラファイト面という事実にあります。 カーボンナノチューブは、反応器の下部に黒鉛を蒸発させることにより形成されています。 冷却し、それらを収集することは冷却面によって行われます。 最初のケースでは、要素の数は10％増加し、この方法は図に次いで、60％に等しいです。 レーザーabsolyatsii方法のコストは、他のすべてよりも高価です。 反応温度を変化させることにより調製し、一般的に、単層ナノチューブ。

気相からの堆積。 カーボン蒸着法は、50年代後半に発明されました。 しかし、誰もそれを用いてカーボンナノチューブを得ることが可能であることを予見なかったかもしれません。 だから、最初のあなたは、触媒の表面を準備する必要があります。 それは、様々な金属、例えば、コバルト、ニッケル等の微粒子とすることができるように。 ナノチューブは、触媒層から出現し始めています。 その厚さは、金属を触媒のサイズによって異なります。 表面が高温に加熱され、次いで、炭素を含むガスの供給があります。 その中でも、 - さらにプロセスガスとしてなど...、メタン、atsetelen、エタノールは、アンモニアです。 この製造方法は、最も一般的なナノチューブです。 少ないお金が管の多数の生産のために費やされているように、プロセス自体は、種々の工業企業で行われます。 この方法の別の利点は、垂直部材が触媒として機能する任意の金属粒子から得ることができるということです。 （カーボンナノチューブは、すべての側面に記載されている）の調製は、炭素の合成の結果として、それらの外観を顕微鏡下で観察スオミ飯島を研究することが可能と感謝しました。

の主な種類

炭素元素は、層の数に従って分類されます。 最も簡単な - 単層カーボンナノチューブ。 それらのそれぞれは、約1nmの厚さを有し、かつその長さがかなり大きくすることができます。 我々は構造を考慮した場合、製品が六角形のグリッドを使用してグラファイトラップのように見えます。 その頂点に炭素を設置。 したがって、チューブには継ぎ目を持たない円筒形状を有しています。 上部は、フラーレン分子からなる蓋デバイスを閉じます。

次のビュー - 多層カーボンナノチューブ。 彼らは、円筒状に積層された黒鉛のいくつかの層から成ります。 間隔を隔ては0.34 nmで維持されます。 このタイプの構造は、2つの方法を使用して記載されています。 ロシアの人形のように見えるいくつかのネストされた単一壁パイプ - まず、マルチチューブで。 第二に、多層ナノチューブは、折り畳まれた新聞に似ている、それ自体の周りに数回巻かれるグラファイトシートです。

カーボンナノチューブ：アプリケーション

アイテムは、ナノ材料のクラスのブランドの新しいメンバーです。 先に述べたように、それらは、グラファイトまたはダイヤモンドの特性とは異なるカーカス構造を有しています。 したがって、他の材料よりも頻繁に使用されています。

引張強度、曲げ強度、導電率のような特性により、多くの分野で使用されています。

• ポリマーへの添加剤として;
• 照明装置、並びに通信ネットワークにおけるフラットパネルディスプレイおよび携帯電話用触媒。
• 電磁波の吸収剤として;
• 電力変換;
• 様々な種類の電池では、アノード;
• 水素の貯蔵;
• センサコンデンサを製造します。
• 複合材料の生産とその構造と物性の増幅。

長年、カーボンナノチューブの場合は、の使用は、科学的な研究で使用される、特定の業界に限定されるものではありません。 そのような材料は、大規模生産に問題があるように、市場での弱い位置を有します。 もう一つ重要な点は、物質の1グラムあたり約120ドルであるカーボンナノチューブの高コスト、です。

彼らは多くのスポーツ用品を作るために使用されている多くの複合体の製造のための基本的な要素として使用されています。 別の業界-avtomobilestroenie。 当カーボンナノチューブの官能化は、ポリマーに導電性を付与するために低減されます。

ナノチューブの熱伝導率は十分に高いので、それらは様々な大規模な機器の冷却装置として使用することができます。 また、彼らは、プローブの配管に接続されているキャップを作ってきました。

最も重要な分岐アプリケーションは、コンピュータ技術が含まれます。 ナノチューブは、特にフラットパネルディスプレイです。 彼らの助けを借りて、あなたは大幅にコンピュータのサイズを小さくすることができ、だけでなく、その技術的性能を向上させます。 レディ機器は、現在の技術よりも数倍大きくなります。 これらの研究に基づき、あなたは高受像管を作成することができます。

時間が経つにつれて、チューブは、健康やエネルギーセクターをするだけでなく、エレクトロニクスに使用されますが。

生産

カーボンチューブは、の製造は均一に分布し、それら二種類の間で分配されます。 すなわち、MWNTは、SWNTよりもはるかに多くを生産します。 緊急時におけるDOの二種類。 様々な企業が継続的にカーボンナノチューブを生成します。 彼らはあまりにも高コストので、しかし需要が、彼らは事実上、使用しないでください。

指導者の生産

現時点では、カーボンナノチューブの製造における主導的な地位は、アジア諸国を占領し 、生産能力 3倍のヨーロッパやアメリカの他の国に比べて高いよりも高くなります。 特に、MWNTの生産は日本に従事しています。 しかし、このような韓国や中国など他の国では、この指標では認めませんでした。

ロシアでの生産

カーボンナノチューブの国内生産は、これまで他の国の背後にあります。 実際には、すべてのものは、この分野の研究の質に依存します。 国の科学技術センターの開発のための十分な資金が割り当てられていません。 私はそれが業界で使用することができますかわからないので、多くの人々は、ナノテクノロジーの発展を認識しません。 そのため、新しい経済トレイルランへの移行が非常に困難です。

そのため、ロシアの大統領は、炭素元素を含むナノテクノロジーの様々な分野の開発を定め法令を発行しました。 この目的のために、特別な開発プログラムが作成された、独自の製造する技術を。 オーダーのすべてのポイントが行われたように、当社「ナノテクノロジー」を作成しました、。 その機能は、国家予算からかなりの量を割り当てられました。 これは、カーボンナノチューブの工業用アプリケーションでは、設計、生産および実装を制御する必要があり、誰彼女でした。 量は、様々な研究機関や研究所の開発に費やすだけでなく、国内の科学者の既存の成果を強化するために割り当てられます。 また、これらの資金は、カーボンナノチューブの製造のための高品質な機器の購入のために使用されます。 材料は、種々の疾患の原因となるので、それはまた、人間の健康を保護するこれらのデバイスの世話をする必要があります。

前述したように、全体の問題は資金調達です。 ほとんどの投資家は特に長い時間のために、研究開発に投資する必要はありません。 すべての企業は利益を見てみたいが、ナノ缶年のために行きます。 それは、中小企業の代表者をプッシュするものです。 また、公共投資せずに、完全にナノ材料の生産を開始しません。 ビジネスの様々な段階の間に仲介者が存在しないので、もう一つの問題は、法的根拠の欠如です。 したがって、特許請求されていないロシアにおけるカーボンナノチューブの生産は、金融だけでなく、精神的な投資ではないが必要です。 一方でロシアはこれまでナノテクノロジーの発展につながっているアジア諸国からです。

現在までに、産業の発展は、モスクワ、タンボフ、サンクトペテルブルク、ノボシビルスクとカザンの様々な大学の化学部門に従事しました。 カーボンナノチューブの大手メーカーは「ガーネット」とタンボフ工場「Komsomolets」会社です。

正および負の側面

利点の中で、私たちは、カーボンナノチューブの特殊な性質を区別することができます。 彼らは破壊されない機械的応力の影響下にある丈夫な素材です。 また、彼らは屈伸に適しています。 これは、フレームの密閉構造に可能となりました。 これらの使用は、一つのセクターに限定されるものではありません。 チューブは、自動車、エレクトロニクス、医療、エネルギーに使用されています。

巨大な欠点は、人間の健康への悪影響です。 人体に入る粒子ナノチューブは、悪性腫瘍および癌を引き起こします。

重要な側面は、このセクターの資金調達です。 あなたが利益のために多くの時間を必要とするように、多くの人々が、科学に投資する必要はありません。 そして、機能せずに研究室では、ナノテクノロジーの発展することはできません。

結論

カーボンナノチューブは、革新的な技術で主要な役割を果たしています。 多くの専門家は、今後数年間で、この業界の成長を予測しています。 商品のコストを削減する生産能力の大幅な増加、があります。 価格の下落したことで、チューブは、巨大な需要になりますし、多くのデバイスや機器のためのかけがえのない材料となります。

そこで、我々はこれらの製品を構成するものが分かりました。