Tematik otaqlar. Kimyəvi və biosensorlar üçün həssas materiallar kimi funksional olaraq dəyişdirilmiş karbon nanoborucuqlarının üstünlükləri və mənfi cəhətləri


İxtira karbon nanomateriallarının texnologiyasına, xüsusən dəyişdirilmiş karbon nanoborucuqlarının istehsalı texnologiyasına aiddir.

Karbon nanoborular (CNTs) aqlomeratlar əmələ gətirir, bu da onların müxtəlif mühitlərdə yayılmasını çətinləşdirir. CNT-lər bəzi mühitlərdə, məsələn, intensiv ultrasəslə bərabər paylansa belə, qısa müddətdən sonra onlar özbaşına aglomeratlar əmələ gətirirlər. Stabil CNT dispersiyalarını əldə etmək üçün CNT-nin səthinə müəyyən funksional qruplar əlavə etməklə, CNT-nin ətraf mühitlə uyğunluğunu təmin etməklə, səthi aktiv maddələrdən istifadə etməklə və müxtəlif vasitələrdən istifadə edərək çox uzun CNT-ləri qısaltmaqla həyata keçirilən CNT-lərin dəyişdirilməsinin müxtəlif üsullarından istifadə olunur. üsulları.

Bu ixtiranın təsvirində “modifikasiya” termini CNT səthinin təbiətində və fərdi nanoborucuqların həndəsi parametrlərində dəyişiklik deməkdir. Modifikasiyanın xüsusi halı, CNT səthinə müəyyən funksional qrupların aşılanmasından ibarət olan CNT-lərin funksionallaşdırılmasıdır.

Müxtəlif maye və ya qaz oksidləşdirici maddələrin (maye və ya buxar şəklində azot turşusu, hidrogen peroksid, müxtəlif pH-da ammonium persulfat məhlulları, ozon, azot) təsiri altında CNT-lərin oksidləşməsini əhatə edən CNT-lərin modifikasiyası üçün məlum bir üsul var. dioksid və başqaları). Bu üsul haqqında çoxlu nəşrlər var. Bununla belə, karbon nanoborucuqlarının oksidləşməsinin müxtəlif üsullarının mahiyyəti eyni olduğundan, yəni səth hidroksil və karboksil qruplarının əmələ gəlməsi ilə karbon nanoborucuqlarının səthinin oksidləşməsi eyni olduğundan, bu, bir variant kimi təsvir edilən müxtəlif üsulları nəzərdən keçirməyə əsas verir. üsul. Tipik bir nümunə Datsyuk V., Kalyva M., Papagelis K., Parthenios J., Tasis D., Siokou A., Kallitsis I., Galiotis C. Çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarının kimyəvi oksidləşməsinin nəşridir //Karbon, 2008, vol.46, s.833-840, bir neçə variantı təsvir edir (azot turşusu, hidrogen peroksid və ammonium persulfatdan istifadə etməklə).

Baxılan metodun və iddia edilən ixtiranın ümumi əsas xüsusiyyətləri karbon nanoborucuqlarının oksidləşdirici maddə məhlulu ilə işlənməsidir.

Nəzərdən keçirilən üsul CNT aqlomeratlarının parçalanması və oksidləşmiş CNT-lərin suda və qütb üzvi həlledicilərdə yaxşı dispersiyasına nail olmaq üçün qeyri-kafi effektivliyi ilə xarakterizə olunur. Bir qayda olaraq, məlum üsullarla oksidləşən karbon nanoborular suda və qütb üzvi həlledicilərdə (ultrasəsin təsiri altında) yalnız mayedə çox aşağı konsentrasiyada (adətən çəkiyə görə 0,001-0,05%) nanoborucuqlarda yaxşı dağılır. . Eşik konsentrasiyası aşıldığında, nanoborular böyük aglomeratlara (lopalara) toplanır və çökür.

Bir sıra əsərlərdə, məsələn, Wang Y., Deng W., Liu X., Wang X. Top dəyirmanlı çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarının elektrokimyəvi hidrogen saxlama xüsusiyyətləri //Beynəlxalq hidrogen enerjisi jurnalı, 2009, cild 34. , səh 1437-1443; Lee J., Jeong T., Heo J., Park S.-H., Lee D., Park J.-B., Han H., Kwon Y., Kovalev I., Yoon S.M., Choi J.-Y. ., Jin Y., Kirn J.M., An K.H., Lee Y.H., Yu S. Kriogen sarsıdıcı ilə istehsal olunan qısa karbon nanoborular //Karbon, 2006, cild 44, s.2984-2989; Konya Z., Zhu J., Niesz K., Mehn D., Kiricsi I. Top frezelenmiş karbon nanoborucuqlarının son morfologiyası //Karbon, 2004, cild 42, s.2001-2008, CNT-lərin qısaldılması ilə dəyişdirilməsi metodunu təsvir edir. mayelərdə və ya dondurulmuş matrislərdə CNT-lərin uzun müddət mexaniki emalı ilə əldə edilir. Qısaldılmış CNT-lər mayelərdə daha yaxşı dağılma qabiliyyətinə və daha yaxşı elektrokimyəvi xüsusiyyətlərə malikdir.

Nəzərdən keçirilən və təklif olunan metodların ümumi əsas xüsusiyyətləri istənilən mühitdə səpələnmiş CNT-lərin mexaniki işlənməsidir.

Baxılan metodun dezavantajı ondan ibarətdir ki, o, qütb qrupları ilə CNT-lərin funksionallaşdırılmasını təmin etmir, nəticədə bu şəkildə müalicə olunan CNT-lər hələ də qütb mühitində yaxşı dağılmır.

İddia edilən ixtiraya ən yaxın olanı Chiang Y.-C., Lin W.-H., Chang Y.-C-nin işlərində təsvir olunan üsuldur. Müalicə müddətinin H2SO4/HNO3 oksidləşməsi ilə funksionallaşdırılmış çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarına təsiri //Applied Face Science, 2011, vol.257, p.2401-2410 (prototip). Bu üsula görə, CNT-lərin modifikasiyası, tərkibində sulfat və azot turşuları olan sulu məhlulda uzun müddət qaynama zamanı dərin oksidləşmə ilə əldə edilir. Bu halda, ilk növbədə, qütb funksional qruplar (xüsusən, karboksil qrupları) CNT səthinə aşılanır və kifayət qədər uzun bir müalicə müddəti ilə nanoborucuqların qısaldılmasına nail olunur. Eyni zamanda nanoborucuqların qalınlığında azalma da səthdəki karbon təbəqələrinin karbon qazına tam oksidləşməsi səbəbindən müşahidə olunub. Bu metodun variantları digər mənbələrdə, məsələn, Datsyuk V., Kalyva M. et al., habelə Ziegler K.J., Gu Z., Peng H., Flor E.L., Hauge R.H., Smalley R.E.-nin qeyd olunan məqaləsində təsvir edilmişdir. Tək divarlı karbon nanoborucuqlarının idarə olunan oksidləşdirici kəsilməsi //Journal of American Chemical Society, 2005, cild 127, buraxılış 5, s.1541-1547. Nəşr edilmiş mənbələr qısaldılmış oksidləşmiş karbon nanoborucuqlarının suda və qütb üzvi həlledicilərdə dağılma qabiliyyətinin artdığını göstərir.

Təklif olunan metodun və prototip metodun ümumi əsas xüsusiyyəti CNT-lərin oksidləşdirici maddənin sulu məhlulu ilə işlənməsidir. İxtira üsulu və prototip metodu da əldə edilən nəticədə üst-üstə düşür, yəni qütb funksional qrupların CNT-lərin səthinə peyvəndi uzun CNT-lərin qısaldılması ilə eyni vaxtda həyata keçirilir.

Prototip metodunun çatışmazlıqları, prosesin maya dəyərini artıran və tullantıların utilizasiyası zamanı ekoloji problemlər yaradan, həmçinin karbon nanoborucuqlarının bir hissəsinin karbon dioksidə oksidləşməsinə səbəb olan turşuların çoxlu miqdarda istifadə edilməsinə ehtiyacdır ki, bu da turşuları azaldır. son məhsulun (dəyişdirilmiş karbon nanoborucuqları) məhsuldarlığını artırır və onu daha bahalı edir. Bundan əlavə, bu metodu miqyaslaşdırmaq çətindir. Laboratoriya şəraitində şüşə alətlər istifadə edilə bilər, lakin pilot istehsal üçün paslanmayan poladdan hazırlanmış avadanlıqlara üstünlük verilir. Nanoboruların turşu məhlullarında qaynadılması avadanlıqların korroziyaya davamlılığı problemi yaradır.

İddia edilən ixtiranın əsasını oksidləşdirici reagent və oksidləşmə şərtlərini seçməklə məlum metodun çatışmazlıqlarının aradan qaldırılması vəzifəsi təşkil edir.

Problem onunla həll olunur ki, karbon nanoborucuqlarının oksidləşdirici maddənin sulu məhlulu ilə təmizlənməsini ehtiva edən karbon nanoborucuqlarının modifikasiyası metoduna əsasən, oksidləşdirici maddənin sulu məhlulu ilə karbon nanoborucuqlarının emalı mexaniki üsulla eyni vaxtda aparılır. müalicə və oksidləşdirici maddə kimi 10-dan çox pH-da persulfat və ya hipoxlorit məhlulu istifadə olunur.

Mexanik emal bir muncuq dəyirmanı istifadə edərək həyata keçirilir.

Oksidləşdirici maddə nanoborucuqların 1 q karbon atomuna 0,1-1 q aktiv oksigen atomuna bərabər miqdarda alınır.

10-dan çox pH-da reaksiya qarışığında artıq hipoxlorit hidrogen peroksidin əlavə edilməsi ilə çıxarılır.

Karbon nanoborucuqlarının oksidləşdirici maddənin sulu məhlulu ilə mexaniki müalicə ilə eyni vaxtda işlənməsi və 10-dan çox pH-da oksidləşdirici maddə kimi persulfat və ya hipoxlorit məhlulunun istifadəsi çox miqdarda turşudan istifadə ehtiyacını aradan qaldırır, prosesin maya dəyərini artırır və tullantıların utilizasiyası zamanı ekoloji problemlər yaradır, həmçinin nanoborucuqların karbonunun bir hissəsinin karbon qazına oksidləşməsi nəticəsində hazır məhsulun itirilməsi.

Mexanik emal üçün, muncuq dəyirmanı, vibrasiya dəyirmanı, top dəyirmanı və digər oxşar cihazlar kimi sənətdə tanınan cihazlardan istifadə edilə bilər. Əslində, bir muncuq dəyirmanı vəzifəni həll etmək üçün ən əlverişli cihazlardan biridir.

Oksidləşdirici maddələr kimi ammonium persulfat, natrium persulfat, kalium persulfat, natrium hipoxlorit, kalium hipoxlorit istifadə edilə bilər. Ən effektiv iddia edilən üsul, karbon nanoborucuqlarının 10-dan çox pH-da oksidləşdirici maddə məhlulu ilə müalicəsi zamanı həyata keçirilir. Daha aşağı pH-da, avadanlığın korroziyası və oksidləşdirici maddənin xlorun (hipoxloritdən) ayrılması ilə uyğun olmayan parçalanması və ya oksigen (persulfatdan) mümkündür. Tələb olunan pH dəyəri məhlula qələvi reaksiya verən məlum maddələr, məsələn, ammonyak, natrium karbonat, kalium karbonat, natrium hidroksid, kalium hidroksid və oksidləşdirici maddə ilə reaksiya verməyən digər qələvi maddələr əlavə etməklə təyin edilə bilər. emal şərtləri. Bu vəziyyətdə, hipoxloritin ammonyak ilə reaksiya verdiyi məlum məlumatları nəzərə almaq lazımdır. Buna görə ammiak hipoklorit sistemində istifadə edilə bilməz. Qələvi pH təyin etmək üçün persulfatdan istifadə edərkən sadalanan maddələrin hamısı istifadə edilə bilər.

Təklif olunan metodu həyata keçirmək üçün oksidləşdirici maddənin optimal miqdarı nanoborucuqların 1 q karbon atomuna 0,1-1 q aktiv oksigen atomuna bərabərdir. Oksidləşdirici maddənin miqdarı göstərilən aşağı hədddən az olduqda, nəticədə dəyişdirilmiş karbon nanoborular suda və qütb üzvi həlledicilərdə daha az yaxşı dağılır. Oksidləşdirici maddənin miqdarının müəyyən edilmiş yuxarı həddi aşması qeyri-mümkündür, çünki o, nanoborucuqların oksidləşmə prosesini sürətləndirsə də, faydalı effekti yaxşılaşdırmır.

Təklif olunan metodu həyata keçirmək üçün aşağıdakı başlanğıc material və avadanlıqlardan istifadə edilmişdir:

Tambov, NanoTechCenter MMC tərəfindən istehsal olunan Taunit və Taunit-M markalı karbon nanoborular.

Ammonium persulfat, analitik dərəcəli.

190 q/l aktiv xlor və 12 q/l sərbəst natrium hidroksid olan sulu məhlul şəklində GOST 11086-76 uyğun olaraq natrium hipoxlorit.

Sulu ammonyak 25% analitik dərəcəli.

Susuz natrium karbonat, analitik dərəcəli.

Distillə edilmiş su.

Dimetilasetamid, analitik dərəcəli.

Etil spirti 96%.

NPO DISPOD tərəfindən istehsal olunan MShPM-1/0.05-VK-04 üfüqi muncuq dəyirmanı. Taşlama mühiti kimi 1,6 mm diametrli sirkonium dioksid topları istifadə edilmişdir.

Ultrasonik quraşdırma IL-10.

4 litrlik paslanmayan polad konteynerə 1460 ml distillə edilmiş su töküldü və 228,4 q ammonium persulfat həll edildi, bundan sonra 460 ml 25% ammonyak əlavə edildi. Tərkibində 5,46% quru maddə olan Taunit-M karbon nanoborucuqlarının 1099 q sulu pastası (xlorid turşusu ilə işlənmə yolu ilə mineral çirklərdən təmizlənmiş) bu məhlula əlavə edilib və homojen suspenziya yaranana qədər yaxşıca qarışdırılıb. Alınan süspansiyon diametri 1,6 mm olan sirkonium dioksid muncuqları olan muncuq dəyirmanına yükləndi və 7 saat ərzində emal edildi. Sonra işlənmiş süspansiyon boşaldılmış, muncuqlardan süzülmüş, xlorid turşusu ilə turşu reaksiyasına qədər turşulaşdırılmış, toxunmamış polipropilen materialdan hazırlanmış filtrdən süzülmüş və yuyulma suyu neytral olana qədər su ilə yuyulmuşdur. Yuyulmuş çöküntü vakuumda sorulur və möhürlənmiş plastik qabda qablaşdırılır. Yaranan pastada quru maddənin (nanoboruların) kütləsi 8,52% (qalanı su idi). Nəticədə məhsul 80 ° C-də sabit çəkiyə qədər sobada qurudulur.

Həll qabiliyyətini (dispersiyanı) yoxlamaq üçün CNTM-1 nümunəsi ultrasəs müalicəsi ilə suda və ya üzvi həlledicilərdə səpələnmişdir. Təcrübələr göstərdi ki, CNT-1 suda yüksək dərəcədə həll olur, tercihen əsas pH-da (ammiak və ya üzvi əsasların əlavə edilməsi ilə yaradılmışdır). Baza əlavə edilməsi dəyişdirilmiş nanoborucuqların sabit məhlulunun (dispersiyasının) əmələ gəlməsinə kömək edir, çünki bu, səthdəki karboksil qruplarının ionlaşmasına və nanoborucuqlarda mənfi yükün yaranmasına gətirib çıxarır.

Beləliklə, pH tənzimləyicisi kimi 0,5% trietanolamin iştirakı ilə 0,5% CNTM-1 olan stabil sulu məhlul (məhlulun şəffaflığından və lopaların olmamasından göründüyü kimi) əldə edilmişdir. Bu sistemdə CNTM-1-in həllolma həddi təxminən 1% təşkil edir; bu konsentrasiyanı aşdıqda, gel daxilolmaları görünür.

Dimetilasetamiddə (xarici əlavələr olmadan) ultrasəs müalicəsi ilə 1 və 2% kütləvi konsentrasiyalı CNTM-1-in sabit şəffaf məhlulları əldə edilmişdir. Bu halda, özü zəif əsas olan dimetilasetamid, kənar pH tənzimləyiciləri əlavə etmədən CNTM-1-i effektiv şəkildə həll edir. 1% məhlul saxlama zamanı qeyri-müəyyən stabil idi, lakin bir neçə gündən sonra 2% məhlulda tiksotropiya əlamətləri görünməyə başladı, lakin aglomeratlar əmələ gəlmədi.

4 litrlik paslanmayan polad qaba 2,7 litr distillə edilmiş su tökün, 397,5 q susuz natrium karbonat əlavə edin və tamamilə həll olunana qədər qarışdırın. Natrium karbonatı həll etdikdən sonra natrium hipoxlorit məhlulu (0,280 l) töküldü və qarışıq yaxşıca qarışdırıldı. Sonra, tədricən, qarışdırmaqla, 60 q xam Taunit-M (tərkibində katalizator çirklərinin təxminən 3%-i, əsasən maqnezium oksidi) əlavə edildi və homojen suspenziya yaranana qədər qarışdırıldı. Bu suspenziya 1,6 mm diametrli sirkon muncuqları olan muncuq dəyirmanına yüklənmiş və 7 saat ərzində işlənmişdir. Sonra işlənmiş süspansiyon boşaldıldı, muncuqlardan süzüldü, xlorid turşusu ilə turşu reaksiyasına qədər turşulaşdırıldı və katalizator qalıqlarını və dəmir birləşmələrinin mümkün çirklərini (muncuq dəyirmanının gövdəsindən və barmaqlarından) tamamilə həll etmək üçün otaq temperaturunda 3 gün saxlanıldı. . Beləliklə, nanoborular eyni vaxtda katalizator çirklərindən turşu ilə təmizləndi. Yaranan asidik suspenziya toxunmamış polipropilen materialdan hazırlanmış filtrdən süzülür və yuyulma suyu neytral olana qədər su ilə yuyulur. Yuyulmuş çöküntü vakuumda sorulur və möhürlənmiş plastik qabda qablaşdırılır. Yaranan pastada quru maddənin (nanoboruların) kütləsi 7,33% (qalanı su idi) təşkil edib. Nəticədə məhsul 80 ° C-də sabit çəkiyə qədər sobada qurudulur.

Nanoborular ilə reaksiya qarışığında hipoxloritin miqdarı həddindən artıq olarsa, bu, nanoborucuqların səthinin oksidləşməsini sürətləndirir, lakin ekoloji problem yaradır, çünki qarışıq turşulaşdıqda reaksiyaya girməyən hipoxlorit reaksiya tənliyinə uyğun olaraq xlor buraxır:

2NaOCl+2НCl→2NaCl+Н 2 O+Сl 2

Həddindən artıq hipoxloriti zərərsizləşdirmək üçün reaksiya qarışığına 10-dan çox pH-da hidrogen peroksid əlavə edilir. Müəyyən etdiyimiz kimi, aşağıdakı reaksiya baş verir:

NaOCl+H 2 O 2 →NaCl+H 2 O+O 2

Nəticədə zərərsiz məhsullar əmələ gəlir.

Həll qabiliyyətini (dispersiyanı) yoxlamaq üçün CNTM-1 nümunəsi ultrasəs müalicəsi ilə suda və ya üzvi həlledicilərdə səpələnmişdir. Təcrübələr göstərdi ki, CNTM-1 suda yüksək dərəcədə həll olur, tercihen əsas pH-da (ammiak və ya trietanolamin əlavə etməklə yaradılmışdır). Baza əlavə edilməsi dəyişdirilmiş nanoborucuqların sabit məhlulunun (dispersiyasının) əmələ gəlməsinə kömək edir, çünki bu, səthdəki karboksil qruplarının ionlaşmasına və nanoborucuqlarda mənfi yükün yaranmasına gətirib çıxarır.

Beləliklə, pH tənzimləyicisi kimi 0,5% trietanolamin iştirakı ilə 0,5% CNTM-1 olan stabil sulu məhlul (məhlulun şəffaflığından və lopaların olmamasından göründüyü kimi) əldə edilmişdir. Bu sistemdə CNTM-1-in həllolma həddi təxminən 1% təşkil edir; bu konsentrasiyanı aşdıqda, gel daxilolmaları görünür.

Dimetilasetamiddə (xarici əlavələr olmadan) ultrasəs müalicəsi ilə 1 və 2% kütləvi konsentrasiyalı CNTM-1-in sabit şəffaf məhlulları əldə edilmişdir. Bu halda özü əsas olan dimetilasetamid kənar pH tənzimləyiciləri əlavə etmədən CNTM-1-i effektiv şəkildə həll edir; 1%-li məhlul saxlama zamanı qeyri-müəyyən müddətə sabit idi, 2%-lik məhlul isə bir neçə gündən sonra tiksotropiya əlamətləri göstərməyə başladı. , lakin aqlomeratlar formalaşmadan.

Müqayisə üçün, həllolma qabiliyyəti (eyni şəraitdə ultrasəsin təsiri altında) tədqiq edilmişdir (eyni şəraitdə ultrasəsin təsiri altında) Taunit-M karbon nanoborucuqlarının eyni həlledicilərində, prototip metodunda verilmiş prosedura uyğun olaraq oksidləşdirilmiş, mexaniki təsir olmadan azot və sulfat turşularının qarışığı ilə. müalicə. Təcrübələr göstərmişdir ki, mexaniki təmizlənmədən artıq azot turşusu ilə oksidləşmiş CNT-lər iddia edilən ixtiraya uyğun olaraq alınanlarla eyni həllediciliyə malikdir. Bununla belə, təklif olunan metodun miqyası asandır, avadanlıqların korroziyaya davamlılığı və tullantıların zərərsizləşdirilməsi ilə bağlı ekoloji problemlər yoxdur. İddia edilən üsula uyğun olaraq mexaniki kimyəvi emal prosesi otaq temperaturunda baş verir. Prototip metodu azot və kükürd turşularının o qədər böyük miqdarda istifadəsini tələb edir ki, onun miqyasını artırmaq və ekoloji təhlükəsizliyi təmin etmək çox problemlidir.

Təqdim olunan məlumatlar dəyişdirilmiş CNT-lərin istehsalı üçün təklif olunan metodun effektivliyini təsdiqləyir. Bu zaman prototip metodunda olduğu kimi aqressiv turşu məhlullarından istifadə edilmir və karbon qazına (qələvi məhlulda karbonat) oksidləşmə nəticəsində nanoborucuqlardan karbon itkisi praktiki olaraq yoxdur.

Beləliklə, təklif olunan üsul suda və qütb üzvi həlledicilərdə yaxşı dispersiyaya malik olan, asanlıqla böyüdülə bilən və ekoloji cəhətdən təmiz istehsalı təmin edən dəyişdirilmiş karbon nanoborucuqlarını əldə etməyə imkan verir.

1. Karbon nanoborucuqlarının modifikasiyası, o cümlədən oksidləşdirici maddənin sulu məhlulu ilə karbon nanoborucuqlarının təmizlənməsi üsulu, onunla xarakterizə olunur ki, karbon nanoborucuqlarının oksidləşdirici maddənin sulu məhlulu ilə emalı mexaniki müalicə ilə eyni vaxtda həyata keçirilir və persulfat və ya hipoxlorit 10-dan çox pH-da oksidləşdirici vasitə kimi istifadə olunur və oksidləşdirici maddə 1 g-atom karbon nanoborucuqları üçün 0,1-1 q-atom aktiv oksigenə bərabər miqdarda alınır.

2. 1-ci bəndə uyğun üsul, mexaniki emalın muncuq dəyirmanından istifadə etməklə həyata keçirilməsi ilə xarakterizə olunur.

3. İddia 1-ə uyğun üsul, 10-dan çox pH-da reaksiya qarışığında artıq hipoxloritin hidrogen peroksidin əlavə edilməsi ilə çıxarılması ilə xarakterizə olunur.

Oxşar patentlər:

İxtira məsaməli karbon kompozit materialına aiddir. Məsaməli karbon kompozit materialı (A) xammal kimi 5 kütlə% və ya daha yüksək silikon (Si) tərkibinə malik olan bitki materialından əldə edilən məsaməli karbon materialından əmələ gəlir, sözügedən məsaməli karbon materialı, silisium tərkibi 1 wt. % və ya daha az və (B) məsaməli karbon materialı üzərində dəstəklənən funksional material və BET üsulu ilə azotun adsorbsiyası ilə müəyyən edildiyi kimi 10 m2/q və ya daha çox xüsusi səth sahəsinə və məsamə həcmi 0,1 sm3/g və ya daha çox, BJH metodu və MP metodu ilə müəyyən edilir.

İxtira kimya sənayesinə aiddir. Diametri 10-dan 150 nanometrə qədər olan strukturlaşmamış karbonla əhatə olunmuş karbon lifləri və nikel hissəciklərinin qarışığı şəklində olan karbon-metal material atmosfer təzyiqində etanolun katalitik pirolizindən əldə edilir.

İxtira kompozit materialların istehsalında istifadə edilə bilər. Nanoborular, nanotiplər və ya nanoliflər kimi ilkin karbon nanomaterialları azot və xlorid turşusu qarışığında 50-100°C temperaturda ən azı 20 dəqiqə müddətində işlənir, su ilə yuyulur və qurudulur.

İxtira fiziki və kolloid kimya sahəsinə aiddir və polimer kompozisiyalarının hazırlanmasında istifadə oluna bilər. Karbon metal tərkibli nanostrukturların incə dispers üzvi suspenziyası nanostrukturların və polietilen poliaminin qarşılıqlı təsiri nəticəsində əldə edilir.

İxtira neft-kimya sənayesi və plazma kimyasına aiddir və plazma emalı və neft emalı tullantılarının utilizasiyası üçün istifadə edilə bilər. Maye karbohidrogen xammalı 5 vakuum kamerasında 6 yerləşən boşaltma qurğusunda elektrik boşalması ilə parçalanır.

İxtira nanotexnologiya sahəsinə, daha dəqiq desək, nanoborucuqların daxili boşluqlarının kimyəvi maddələrlə doldurulması üsullarına aiddir və nanoboruların daxili boşluqlarını nanokonteynerlər şəklində istifadə edərkən lazımi maddə ilə doldurmaq üçün istifadə edilə bilər. yeni faydalı xassələrə malik nanomaterialların istehsalı.

İxtira elektron qrafen cihazına aiddir. Çevik və uzana bilən işıq ötürən elektron cihaz birinci qrafen elektroddan, ikinci qrafen elektroddan, bir qrafen yarımkeçiricindən və birinci və ikinci qrafen elektrodları arasında yerləşdirilmiş və qrafen yarımkeçirici ilə təmasda olan nəzarət qrafen elektrodundan ibarətdir.

İstifadəsi: yeni nanoelektronika məhsullarının qapalı dövrəli istehsalı üçün. İxtiranın mahiyyəti ondan ibarətdir ki, ion və zond texnologiyalarına əsaslanan nanotexnoloji kompleksdə, o cümlədən nasos vasitələri olan paylayıcı kamerada, ox fırlanma imkanı olan mərkəzi robot distribyutorun yerləşdiyi, substrat daşıyıcılarının tutucusu var. , paylama kamerası bir yükləmə kamerası və ion implantasiya modulu ilə birləşdirildiyi flanşları ehtiva edərkən, substrat daşıyıcılarının tutulması yükləmə kamerası və ion implantasiya modulu ilə qarşılıqlı əlaqə qurma qabiliyyətinə malikdir, bir ölçmə modulu təqdim edilmişdir, o cümlədən onlar paylayıcı kameranın flanşlarına qoşulduqda və substrat daşıyıcılarının tutulması ilə qarşılıqlı əlaqəyə malik olduqları halda, bir skaner prob mikroskopu və qaz enjektorları sistemi ilə bir ion şüa modulu.Üzvi fotovoltaik cihaz, onun istehsal üsulu və üzvi günəş hüceyrələrinin xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün flüor tərkibli modifikatorların istifadəsi // 2528416

İxtira üzvi elektronika sahəsinə, yəni dəyişdirici əlavələr kimi tərkibində flüor olan üzvi birləşmələrdən istifadə etməklə hazırlanmış üzvi fotovoltaik cihazlara (günəş batareyaları və fotodetektorlar) aiddir.

İxtira kimya, biologiya və molekulyar təbabət sahəsinə, yəni nukleozid trifosfatların çatdırılması üçün nanoölçülü sistemin yaradılması üsuluna aiddir. Metod, ölçüsü 24 nm-ə qədər olan amin tərkibli silisium dioksid nanohissəciklərindən istifadə edən daşıyıcının alifatik azidoturşunun N-hidroksisuksinimid esteri ilə işlənməsini, sonra isə dəyişdirilmiş nukleozid trifosfatın (pppNla) ilə işlənməsini əhatə edir. trifenilfosfin/ditiodipiridin qarışığı, ardınca yaranan aktiv törəmə pppN-nin 3-propiniloksipropilaminlə inkubasiyası və sonradan modifikasiya olunmuş pppN-nin 2-4 saat ərzində əldə edilən azidlə dəyişdirilmiş nanohissəciklər üzərində immobilizasiyası.

İxtira kimya sənayesində hidrogen tərkibli qaz qarışıqlarının karbon oksidlərindən metana hidrogenləşdirilərək incə təmizlənməsi üçün istifadə oluna bilər. İxtira, tərkibində nikel nitrat olan məhlulda qranullar şəklində aktiv alüminium oksid əsasında daşıyıcının hopdurulması, sonra 100°C - 120° temperaturda qurudulması daxil olmaqla, metanasiya prosesi üçün katalizatorun alınması üsuluna aiddir. C və hopdurulmuş daşıyıcının 450 ° C-500 ° C temperaturunda kalsinasiya, nikel nitrat məhluluna dəyişdirici bir əlavə - 0,5-20,0 ağırlıq% konsentrasiyası olan üzvi turşu və hazır katalizatorun tərkibinə daxil edilir. NiO konsentrasiyası 12.0-25.0 wt.% və γ-Al2O3 ilə 2-3 nanometr diapazonunda yalançı orta nümunə ölçüsü ilə NiO monokristallitləri - qalan. Texniki nəticə, xərcləri azaltmağa və metodun tətbiqi müddətini qısaltmağa imkan verən etibarlılığı və aktivliyini artıran bir metanasiya katalizatorunun istehsalı üçün bir üsul yaratmaqdan ibarətdir. 2 maaş fayllar, 1 cədvəl, 13 pr.

İxtira dəyişdirilmiş karbon nanoborular istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Karbon nanoborucuqlarının modifikasiyası üsulu mexaniki müalicə ilə eyni vaxtda həyata keçirilən pH 10-dan çox olan persulfat və ya hipoxlorit məhlulu olan oksidləşdirici maddənin sulu məhlulu ilə karbon nanoborucuqlarının təmizlənməsini nəzərdə tutur. İxtira məlum üsullarla müqayisədə suda və qütb üzvi həlledicilərdə yaxşı dispersiyaya malik modifikasiya olunmuş karbon nanoborucuqlarını reagentlərin az istehlakı ilə əldə etməyə imkan verir. 2 maaş f-ly, 2 pr.

Enerji insan həyatında böyük rol oynayan mühüm sənayedir. Ölkənin enerji vəziyyəti bu sənayedə bir çox alimlərin əməyindən asılıdır. Bu gün onlar bu məqsədləri axtarırlar, günəş işığından, sudan tutmuş hava enerjisinə qədər hər şeydən istifadə etməyə hazırdırlar. Ətraf mühitdən enerji istehsal edə bilən avadanlıq yüksək qiymətləndirilir.

Ümumi məlumat

Karbon nanoborucuqları silindrik formaya malik uzun, yuvarlanmış qrafit təyyarələridir. Bir qayda olaraq, onların qalınlığı bir neçə santimetr uzunluğunda bir neçə on nanometrə çatır. Nanoborucuqların sonunda fullerenin hissələrindən biri olan sferik başlıq əmələ gəlir.

Karbon nanoborunun iki növü var: metal və yarımkeçirici. Onların əsas fərqi cari keçiricilikdir. Birinci növ cərəyanı 0ºС-ə bərabər bir temperaturda, ikincisi isə yalnız yüksək temperaturda keçirə bilər.

Karbon nanoborular: xassələri

Tətbiqi kimya və ya nanotexnologiya kimi müasir sahələrin əksəriyyəti karbon çərçivə quruluşuna malik olan nanoborular ilə əlaqələndirilir. Bu nədir? Bu quruluş bir-birinə yalnız karbon atomları ilə bağlanan böyük molekullara aiddir. Xüsusiyyətləri qapalı qabığa əsaslanan karbon nanoborular yüksək qiymətləndirilir. Bundan əlavə, bu formasiyalar silindrik bir forma malikdir. Belə borular bir qrafit təbəqəni yuvarlamaqla əldə edilə bilər və ya xüsusi bir katalizatordan yetişdirilə bilər. Fotoları aşağıda təqdim olunan karbon nanoborucuqları qeyri-adi quruluşa malikdir.

Onlar müxtəlif forma və ölçülərdə olurlar: bir qatlı və çox qatlı, düz və əyri. Nanoboruların kifayət qədər kövrək görünməsinə baxmayaraq, onlar güclü materialdır. Çoxlu araşdırmalar nəticəsində onların dartılma və əyilmə kimi xüsusiyyətlərə malik olduğu məlum olub. Ciddi mexaniki yüklərin təsiri altında elementlər yırtılmır və qırılmır, yəni müxtəlif gərginliklərə uyğunlaşa bilirlər.

Toksiklik

Çoxsaylı araşdırmalar nəticəsində məlum olub ki, karbon nanoborucuqları asbest lifləri ilə eyni problemlər yarada bilər, yəni müxtəlif bədxassəli şişlər, həmçinin ağciyər xərçəngi yaranır. Asbestin mənfi təsir dərəcəsi onun liflərinin növü və qalınlığından asılıdır. Karbon nanoborucuqları çəki və ölçü baxımından kiçik olduğundan hava ilə birlikdə insan orqanizminə asanlıqla daxil olur. Sonra onlar plevraya daxil olur və sinə daxil olurlar və zaman keçdikcə müxtəlif fəsadlar törədirlər. Alimlər təcrübə apararaq siçanların qidasına nanoboru hissəcikləri əlavə ediblər. Kiçik diametrli məhsullar praktiki olaraq bədəndə qalmadı, lakin daha böyük olanlar mədənin divarlarına qazıldı və müxtəlif xəstəliklərə səbəb oldu.

Qəbul üsulları

Bu gün karbon nanoborucuqlarının istehsalı üçün aşağıdakı üsullar mövcuddur: qövs yükü, ablasyon, buxar çökdürmə.

Elektrik qövsünün boşalması. Heliumdan istifadə edərək yanan plazmada elektrik yükünün əldə edilməsi (karbon nanoboruları bu məqalədə təsvir edilmişdir). Bu proses fullerenlərin istehsalı üçün xüsusi texniki avadanlıqdan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər. Lakin bu üsul digər qövs yandırma rejimlərindən istifadə edir. Məsələn, azaldılır və böyük qalınlığa malik katodlar da istifadə olunur. Helium atmosferi yaratmaq üçün bu kimyəvi elementin təzyiqini artırmaq lazımdır. Karbon nanoborular püskürtmə yolu ilə istehsal olunur. Onların sayının artması üçün qrafit çubuğuna katalizator daxil etmək lazımdır. Çox vaxt müxtəlif metal qruplarının qarışığıdır. Sonra, təzyiq və püskürtmə üsulu dəyişir. Beləliklə, karbon nanoborucuqlarının əmələ gəldiyi katod yatağı əldə edilir. Hazır məhsullar katoda dik olaraq böyüyür və dəstələrə yığılır. Onların uzunluğu 40 mikrondur.

Ablation. Bu üsul Richard Smalley tərəfindən icad edilmişdir. Onun mahiyyəti yüksək temperaturda işləyən reaktorda müxtəlif qrafit səthlərinin buxarlanmasıdır. Karbon nanoborular reaktorun altındakı qrafitin buxarlanması nəticəsində əmələ gəlir.

Onlar soyudulur və soyuducu səthdən istifadə edərək toplanır. Əgər birinci halda elementlərin sayı 60%-ə bərabər idisə, bu üsulla rəqəm 10% artdı. Lazer absolasiya metodunun dəyəri bütün digərlərindən daha bahalıdır. Bir qayda olaraq, bir divarlı nanoborular reaksiya temperaturunun dəyişdirilməsi ilə əldə edilir.

Buxar çökməsi. Karbon buxarının çökdürülməsi üsulu 50-ci illərin sonlarında icad edilmişdir. Ancaq heç kim onun karbon nanoborucuqları istehsal etmək üçün istifadə oluna biləcəyini ağlına belə gətirmirdi. Beləliklə, əvvəlcə səthi katalizatorla hazırlamalısınız. Bu, müxtəlif metalların kiçik hissəcikləri ola bilər, məsələn, kobalt, nikel və bir çox başqaları. Nanoborular katalizator təbəqəsindən çıxmağa başlayır. Onların qalınlığı birbaşa katalitik metalın ölçüsündən asılıdır. Səth yüksək temperatura qədər qızdırılır və sonra karbon olan bir qaz verilir. Onların arasında metan, asetilen, etanol və s. ammonyak əlavə texniki qaz rolunu oynayır. Nanoboruların istehsalının bu üsulu ən çox yayılmışdır. Prosesin özü müxtəlif sənaye müəssisələrində baş verir, buna görə çox sayda boru istehsalına daha az maliyyə vəsaiti sərf olunur. Bu metodun digər üstünlüyü ondan ibarətdir ki, şaquli elementlər katalizator rolunu oynayan istənilən metal hissəciklərdən alına bilər. İstehsal (karbon nanoboruları hər tərəfdən təsvir edilmişdir) karbon sintezi nəticəsində onların görünüşünü mikroskop altında müşahidə edən Suomi İijimanın tədqiqatı sayəsində mümkün olmuşdur.

Əsas növlər

Karbon elementləri təbəqələrin sayına görə təsnif edilir. Ən sadə növü tək divarlı karbon nanoborucuqlarıdır. Onların hər biri təxminən 1 nm qalınlığındadır və uzunluğu daha çox ola bilər. Quruluşunu nəzərə alsaq, məhsul altıbucaqlı bir mesh istifadə edərək qrafiti sarmağa bənzəyir. Onun təpələrində karbon atomları yerləşir. Beləliklə, boru heç bir tikişi olmayan bir silindr formasına malikdir. Aparatların yuxarı hissəsi fulleren molekullarından ibarət qapaqlarla bağlanıb.

Növbəti növ çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarıdır. Onlar silindr şəklində bükülmüş bir neçə qrafit təbəqəsindən ibarətdir. Onların arasında 0,34 nm məsafə saxlanılır. Bu tip struktur iki şəkildə təsvir olunur. Birinciyə görə, çox qatlı borular bir-birinin içərisinə yerləşdirilmiş bir neçə tək qatlı borulardır ki, bu da yuva quran kuklaya bənzəyir. İkincisinə görə, çoxdivarlı nanoborular qatlanmış qəzetə bənzər bir neçə dəfə ətrafına sarılan qrafit təbəqəsidir.

Karbon nanoborular: tətbiqi

Elementlər nanomateriallar sinfinin tamamilə yeni nümayəndəsidir.

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, onlar qrafit və ya almazdan xassələri ilə fərqlənən bir çərçivə quruluşuna malikdirlər. Buna görə də digər materiallardan daha çox istifadə olunur.

Güc, əyilmə, keçiricilik kimi xüsusiyyətlərə görə bir çox sahədə istifadə olunur:

  • polimerlərə əlavələr kimi;
  • işıqlandırma cihazları üçün katalizator, həmçinin telekommunikasiya şəbəkələrində düz panelli displeylər və borular;
  • elektromaqnit dalğalarının uducusu kimi;
  • enerji çevrilməsi üçün;
  • müxtəlif növ akkumulyatorlarda anodların istehsalı;
  • hidrogen anbarı;
  • sensorlar və kondansatörlərin istehsalı;
  • kompozitlərin istehsalı və onların strukturunun və xassələrinin möhkəmləndirilməsi.

Uzun illərdir ki, tətbiqləri bir konkret sənaye ilə məhdudlaşmayan karbon nanoborucuqları elmi tədqiqatlarda istifadə olunur. Bu material bazarda zəif mövqeyə malikdir, çünki geniş miqyaslı istehsalda problemlər var. Digər mühüm məqam isə karbon nanoborucuqlarının yüksək qiymətidir ki, bu da belə bir maddənin qramı üçün təxminən 120 dollardır.

Onlar bir çox idman mallarının istehsalı üçün istifadə olunan bir çox kompozitlərin istehsalında əsas element kimi istifadə olunur. Digər sənaye avtomobil sənayesidir. Bu sahədə karbon nanoborucuqlarının funksionallaşdırılması polimerlərə keçirici xüsusiyyətlər verməkdən irəli gəlir.

Nanoboruların istilik keçiricilik əmsalı kifayət qədər yüksəkdir, ona görə də onlar müxtəlif kütləvi avadanlıqlar üçün soyuducu cihaz kimi istifadə oluna bilər. Onlar həmçinin zond borularına bərkidilmiş ucları hazırlamaq üçün istifadə olunur.

Ən vacib tətbiq sahəsi kompüter texnologiyasıdır. Nanoborular sayəsində xüsusilə düz ekranlar yaradılır. Onlardan istifadə edərək, kompüterin özünün ümumi ölçülərini əhəmiyyətli dərəcədə azalda, həmçinin texniki göstəricilərini artıra bilərsiniz. Hazır avadanlıq mövcud texnologiyalardan bir neçə dəfə üstün olacaq. Bu tədqiqatlar əsasında yüksək gərginlikli şəkil boruları yaradıla bilər.

Zamanla borular təkcə elektronikada deyil, həm də tibb və enerji sahələrində istifadə olunacaq.

İstehsal

İstehsalı iki növə bölünən karbon boruları qeyri-bərabər paylanır.

Yəni, MWNT-lər SWNT-lərdən daha çox istehsal olunur. İkinci növ təcili ehtiyac olduqda edilir. Müxtəlif şirkətlər davamlı olaraq karbon nanoborular istehsal edirlər. Lakin onların dəyəri çox yüksək olduğu üçün praktik olaraq tələb olunmur.

İstehsal liderləri

Bu gün karbon nanoborucuqlarının istehsalında aparıcı yeri Asiya ölkələri tutur ki, bu da Avropa və Amerikanın digər ölkələrindən 3 dəfə çoxdur. Xüsusilə, Yaponiya MWNT istehsalı ilə məşğuldur. Amma Koreya və Çin kimi digər ölkələr bu göstəricidə heç də aşağı deyillər.

Rusiyada istehsal

Karbon nanoborucuqlarının yerli istehsalı digər ölkələrdən xeyli geri qalır. Əslində, hər şey bu sahədə aparılan tədqiqatların keyfiyyətindən asılıdır. Ölkədə elmi-texniki mərkəzlərin yaradılması üçün buraya kifayət qədər maliyyə vəsaiti ayrılmır. Bir çox insanlar nanotexnologiyanın sənayedə necə istifadə oluna biləcəyini bilmədiklərinə görə onları qəbul etmirlər. Ona görə də iqtisadiyyatın yeni yola keçidi kifayət qədər çətindir.

Buna görə də Rusiya prezidenti nanotexnologiyanın müxtəlif sahələrinin, o cümlədən karbon elementlərinin inkişaf yollarını göstərən fərman verib. Bu məqsədlər üçün xüsusi inkişaf və texnologiya proqramı yaradılmışdır.

Sifarişin bütün bəndlərinin yerinə yetirilməsini təmin etmək üçün Rusnanotech şirkəti yaradıldı. Onun istismarı üçün dövlət büdcəsindən xeyli vəsait ayrılıb. Məhz o, karbon nanoborucuqlarının inkişafı, istehsalı və sənayedə tətbiqi prosesinə nəzarət etməlidir. Ayrılan vəsait müxtəlif elmi-tədqiqat institutlarının və laboratoriyalarının yaradılmasına sərf olunacaq, həmçinin yerli alimlərin mövcud işini gücləndirəcək. Bu vəsait həm də karbon nanoborucuqlarının istehsalı üçün yüksək keyfiyyətli avadanlıqların alınmasına sərf olunacaq. İnsan sağlamlığını qoruyacaq cihazlara da diqqət yetirməyə dəyər, çünki bu material bir çox xəstəliyə səbəb olur.

Əvvəldə qeyd edildiyi kimi, bütün problem vəsait toplamaqdır. Əksər investorlar, xüsusən də uzun müddət elmi inkişaflara investisiya qoymaq istəmirlər. Bütün iş adamları mənfəət görmək istəyirlər, lakin nanoinkişaf illər çəkə bilər. Kiçik və orta biznes nümayəndələrini dəf edən budur. Bundan əlavə, dövlət sərmayəsi olmadan nanomaterialların istehsalına tam başlamaq mümkün olmayacaq.

Digər problem hüquqi bazanın olmamasıdır, çünki biznesin müxtəlif səviyyələri arasında aralıq əlaqə yoxdur. Buna görə də istehsalına Rusiyada tələbat olmayan karbon nanoborular təkcə maliyyə deyil, həm də zehni investisiyalar tələb edir. Hələlik Rusiya Federasiyası nanotexnologiyaların inkişafında lider olan Asiya ölkələrindən çox uzaqdır.

Bu gün bu sənayedə inkişaflar Moskva, Tambov, Sankt-Peterburq, Novosibirsk və Kazan şəhərlərində müxtəlif universitetlərin kimya fakültələrində həyata keçirilir. Karbon nanoboruların aparıcı istehsalçıları Granat şirkəti və Tambov Komsomolets zavodudur.

Müsbət və mənfi tərəflər

Üstünlüklər arasında karbon nanoborucuqlarının xüsusi xüsusiyyətləri var. Onlar mexaniki stress altında çökməyən davamlı bir materialdır. Bundan əlavə, onlar əyilmə və uzanmada yaxşı işləyirlər. Bu, qapalı çərçivə quruluşu sayəsində mümkün olmuşdur. Onların istifadəsi bir sənaye ilə məhdudlaşmır. Borular avtomobil sənayesində, elektronikada, tibbdə və enerjidə tətbiq tapdı.

Böyük bir dezavantaj insan sağlamlığına mənfi təsirdir.

İnsan orqanizminə daxil olan nanoborucuq hissəcikləri bədxassəli şişlərin və xərçəngin yaranmasına səbəb olur.

Mühüm cəhət bu sənayenin maliyyələşdirilməsidir. Bir çox insan elmə investisiya qoymaq istəmir, çünki qazanc əldə etmək çox vaxt aparır. Tədqiqat laboratoriyaları fəaliyyət göstərmədən nanotexnologiyanın inkişafı mümkün deyil.

Nəticə

Karbon nanoborular innovativ texnologiyalarda mühüm rol oynayır. Bir çox ekspertlər yaxın illərdə bu sənayenin böyüməsini proqnozlaşdırırlar. İstehsal imkanlarında əhəmiyyətli artım olacaq ki, bu da məhsulun maya dəyərinin azalmasına səbəb olacaq. Qiymətlərin azalması ilə borular böyük tələbat qazanacaq və bir çox cihaz və avadanlıq üçün əvəzedilməz material olacaq.

Beləliklə, bu məhsulların nə olduğunu öyrəndik.

· Tətbiq · Zəhərli təsir · Oxşar məqalələr · Şərhlər · Qeydlər · Ədəbiyyat · Rəsmi vebsayt ·

Karbonun müxtəlif modifikasiyalarının strukturunun sxemləri
a: almaz, b: qrafit, c: lonsdaleite
d: fulleren - buckyball C 60, e: fulleren C 540, f: fulleren C 70
g: amorf karbon, h: karbon nanoboru

Daha ətraflı: Karbonun allotropiyası

Kristal karbon

  • almaz
  • Qrafen
  • qrafit
  • Karbin
  • lonsdaleit
  • Nano almaz
  • Fullerenlər
  • Fullerit
  • Karbon lifi
  • Karbon nanoliflər
  • Karbon nanoborular

Amorf karbon

  • Aktivləşdirilmiş karbon
  • Kömür
  • Fosil kömür: antrasit və s.
  • Kömür koksu, neft koksu və s.
  • Şüşə karbon
  • Karbon qara
  • Karbon nano köpük

Praktikada, ümumiyyətlə, yuxarıda sadalanan amorf formalar karbonun saf allotropik forması deyil, yüksək karbon tərkibli kimyəvi birləşmələrdir.

Klaster formaları

  • astralens
  • Dikarbon
  • Karbon nanokonları

Struktur

Karbon atomunun elektron orbitalları onun elektron orbitallarının hibridləşmə dərəcəsindən asılı olaraq müxtəlif həndəsələrə malik ola bilər. Karbon atomunun üç əsas həndəsi var.

  • tetraedral, bir s- və üç p-elektronları qarışdırmaqla əmələ gəlir (sp 3 hibridləşmə). Karbon atomu tetraedrin mərkəzində yerləşir, tetraedrin təpələrində karbon və ya digər atomlarla dörd ekvivalent bağla bağlıdır. Karbon allotropik modifikasiyaları almaz və lonsdaleit karbon atomunun bu həndəsəsinə uyğundur. Karbon, məsələn, metan və digər karbohidrogenlərdə belə hibridləşməni nümayiş etdirir.
  • triqonal, bir s- və iki p-elektron orbitalını qarışdırmaqla əmələ gəlir (sp 2 hibridləşmə). Karbon atomunun eyni müstəvidə bir-birinə 120° bucaq altında yerləşən üç ekvivalent bağı var. Hibridləşmədə iştirak etməyən və -bağ müstəvisinə perpendikulyar olan p-orbital digər atomlarla -bağları yaratmaq üçün istifadə olunur. Bu karbon həndəsəsi qrafit, fenol və s. üçün xarakterikdir.
  • digonal, bir s- və bir p-elektronları qarışdırmaqla əmələ gəlir (sp-hibridləşmə). Bundan əlavə, iki elektron bulud eyni istiqamətdə uzanır və asimmetrik dumbbelllərə bənzəyir. Digər iki p elektron - bağları yaradır. Belə bir atom həndəsəsi olan karbon xüsusi bir allotropik modifikasiya meydana gətirir - Carbyne.

2010-cu ildə Nottingem Universitetinin tədqiqatçıları Stephen Liddle və həmkarları dörd karbon atomu bağının eyni müstəvidə olduğu birləşmə (monomer dilitio metandium) əldə etdilər. Maddə üçün "düz karbon" ehtimalı əvvəllər Paul von Schleyer tərəfindən proqnozlaşdırıldı, lakin sintez edilmədi.

Qrafit və almaz

Karbonun əsas və yaxşı öyrənilmiş allotropik modifikasiyaları almaz və qrafitdir. Normal şəraitdə yalnız qrafit termodinamik cəhətdən sabitdir, almaz və digər formalar isə metastabildir. Atmosfer təzyiqində və 1200 K-dən yuxarı temperaturda almaz qrafitə çevrilməyə başlayır, 2100 K-dən yuxarı isə çevrilmə saniyələr ərzində baş verir. H 0 keçidi - 1,898 kJ/mol. Normal təzyiqdə karbon 3780 K-də sublimasiya edir. Maye karbon yalnız müəyyən xarici təzyiqdə mövcuddur. Üçlü nöqtələr: qrafit-maye-buxar T = 4130 K, R= 10,7 MPa. Qrafitin almaza birbaşa keçidi 3000 K və 11-12 GPa təzyiqdə baş verir.

60 GPa-dan yuxarı təzyiqlərdə metal keçiriciliyə malik olan çox sıx C III modifikasiyasının (sıxlıq almazın sıxlığından 15-20% yüksək) əmələ gəlməsi nəzərdə tutulur. Yüksək təzyiqlərdə və nisbətən aşağı temperaturda (təqribən 1200 K) yüksək oriyentasiyalı qrafitdən karbonun altıbucaqlı modifikasiyası vurtsit tipli kristal qəfəslə - lonsdaleit (a = 0,252 nm, c = 0,412 nm, kosmik qrup) əmələ gəlir. P6 3 / mmc), sıxlığı 3,51 q/sm, yəni almazla eynidir. Lonsdaleite meteoritlərdə də rast gəlinir.

Ultradispers almazlar (nano almazlar)

1980-ci illərdə SSRİ-də müəyyən edilmişdir ki, karbon tərkibli materialların dinamik yüklənməsi şəraitində ultra incə almazlar (UDD) adlanan almaza bənzər strukturlar əmələ gələ bilər. Bu gün "nanodiamonds" termini getdikcə daha çox istifadə olunur. Belə materiallarda hissəcik ölçüsü bir neçə nanometrdir. UDD-nin əmələ gəlməsi şərtləri əhəmiyyətli mənfi oksigen balansı olan partlayıcı maddələrin partlaması zamanı həyata keçirilə bilər, məsələn, TNT ilə heksogen qarışıqları. Bu cür şərait karbon tərkibli materialların (üzvi maddələr, torf, kömür və s.) iştirakı ilə göy cisimlərinin Yer səthinə təsirləri zamanı da həyata keçirilə bilər. Beləliklə, Tunguska meteoritinin düşmə zonasında, meşə dibində UDA-lar aşkar edildi.

Karbin

Molekulların zəncirvari quruluşu ilə altıbucaqlı sistemin karbonunun kristal modifikasiyası Karbin adlanır. Zəncirlər ya polien quruluşuna (-CC-) və ya polikumulen quruluşa malikdir (=C=C=). Vahid hüceyrədəki atomların sayı, hüceyrə ölçüləri və sıxlığı (2,68-3,30 q/sm) ilə fərqlənən karbinin bir neçə forması məlumdur. Karbin təbiətdə xaoit mineralı (ağ damarlar və qrafitdə daxilolmalar) şəklində olur və süni şəkildə - asetilenin oksidləşdirici dehidropolikondensasiyası, qrafit üzərində lazer şüalarının təsiri ilə, karbohidrogenlərdən və ya aşağı temperaturlu plazmada CCl 4-dən əldə edilir.

Karbin incə kristal qara tozdur (sıxlığı 1,9-2 q/sm) və yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malikdir. Bir-birinə paralel düzülmüş karbon atomlarının uzun zəncirlərindən süni şəraitdə əldə edilmişdir.

Karbin karbonun xətti polimeridir. Karbin molekulunda karbon atomları növbə ilə ya üçlü və tək bağlarla (polien quruluşu) və ya daimi olaraq ikiqat bağlarla (polikumulen quruluşu) zəncirlərdə birləşir. Bu maddə ilk dəfə 60-cı illərin əvvəllərində sovet kimyaçıları V.V.Korşak, A.M.Sladkov, V.İ.Kasatoçkin və Yu.P.Kudryavtsev tərəfindən alınmışdır. SSRİ Elmlər Akademiyasının Üzvi Element Birlikləri İnstitutunda. Karbin yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malikdir və işığa məruz qaldıqda keçiriciliyi çox artır. İlk praktik tətbiq bu xüsusiyyətə əsaslanır - fotosellərdə.

Fullerenlər və Karbon Nanoborular

Karbon həmçinin çoxluq hissəcikləri C 60, C 70, C 80, C 90, C 100 və buna bənzər (Fullerenes) və əlavə olaraq qrafenlər, nanoborular və mürəkkəb strukturlar - astralenlər şəklində tanınır.

Amorf karbon (struktur)

Amorf karbonun quruluşu bir kristalli (həmişə çirkləri ehtiva edən) qrafitin nizamsız quruluşuna əsaslanır. Bunlar koks, qəhvəyi və qara kömürlər, qara karbon, his, aktivləşdirilmiş karbondur.

Qrafen

Daha ətraflı: Qrafen

Qrafen karbonun iki ölçülü allotropik modifikasiyasıdır, bir atom qalınlığında karbon atomları təbəqəsi ilə əmələ gəlir, sp bağları vasitəsilə altıbucaqlı iki ölçülü kristal qəfəsə bağlanır.

Karbon nanoborular geniş polimer tətbiqləri üçün uyğun olan unikal mexaniki, elektrik və istilik xüsusiyyətləri ilə tanınır. Fərdi strukturda 1000 GPa Young modulu və 60 GPa dartılma gücü ölçüldü. Bu göstəricilər adi mühəndis plastiklərinin göstəricilərindən bir neçə dəfə yüksəkdir. Yüksək elektrik və istilik keçiriciliyi də eksperimental olaraq müəyyən edilmişdir, onların dəyərləri metallara yaxınlaşır və ya ondan çoxdur. Müasir polimer emal texnologiyalarına uyğun olan xassələrin və məhsul formasının bu birləşməsi yeni konstruktiv materialların yaradılmasını təmin edir.

Kommersiya tətbiqi
Polimerlərə antistatik və keçirici xüsusiyyətlər vermək üçün karbon nanoboruların istifadəsi indi kommersiya təcrübəsidir və elektronika və avtomobil sənayesi kimi sənaye sahələrinə qədər genişlənir. Şəkil 1 mühəndislik termoplastikinin keçiriciliyinin tipik şəklini göstərir. Çoxdivarlı karbon nanoborular vəziyyətində elektrik ötürülməsinə nail olmaq üçün doldurma keçirici karbon qara ilə müqayisədə 5-10 dəfə aşağı ola bilər. Oxşar müqayisələr epoksi kimi termoset qatranlarında aparılır, lakin əhəmiyyətli dərəcədə aşağı doldurulma ilə. Bu fenomen perkolyasiya nəzəriyyəsi ilə izah edilə bilər: hissəciklər bir-birinə çox yaxın olduqda və ya süzülmə həddinə çatdıqda elektron axını üçün bir yol yaranır. Yüksək nisbətdə (uzunluq/diametr) lif strukturları elektrik kontaktlarının sayını artırır və daha vahid bir yol təmin edir. Son məhsulda karbohidrogen nanoborucuqlarının həndəsi nisbəti (məsələn, inyeksiya ilə qəliblənmiş hissələr) qısa karbon lifləri ilə müqayisədə adətən 100-dən çoxdur (<30) и техническим углеродом (>1). Bu, müəyyən bir müqavimət üçün tələb olunan aşağı dozanı izah edir. Sızma davranışı qatran növündən, özlülüyündən və polimerin emal üsulundan asılı olaraq dəyişə bilər.

düyü. 1. Elektrik keçiriciliyinin karbon doldurucuların tərkibindən asılılığı: karbon nanoborular, yüksək keçirici karbon qara, standart karbon qara.

Azaldılmış doldurucu tərkibi təkmilləşdirilmiş emal qabiliyyəti, səthin görünüşü, azaldılmış sallanma və orijinal polimerin mexaniki xüsusiyyətlərini saxlamaq qabiliyyətinin artması kimi bir sıra üstünlüklər təmin edə bilər. Bu üstünlüklər çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarının keçirici polimer tətbiqlərinə daxil edilməsinə imkan verib, Cədvəl 1. Bu tətbiqlərdə onlar yüksək keçirici karbon qara və karbon lifləri kimi əlavələrlə qiymət/performans əsasında və ya unikal xüsusiyyət əsasında rəqabət apara bilər. əldə etmək mümkün olmayan və ya məhsulun spesifikasiyasına uyğun olmayan xüsusiyyətlər.

Cədvəl 1. Çoxdivarlı karbon nanoborucuqları olan keçirici polimerlərin kommersiya tətbiqləri.

Bazar

Ərizə Karbon nanoborucuqlarına əsaslanan kompozisiyaların xüsusiyyətləri
AvtomobillərYanacaq sisteminin hissələri və yanacaq xətləri (birləşdiricilər, nasos hissələri, O-halqalar, borular), elektroboyanma üçün xarici bədən hissələri (bamperlər, güzgü korpusları, yanacaq çəni qapaqları) Karbon qara ilə müqayisədə xassələrin təkmilləşdirilmiş balansı, böyük hissələr üçün təkrar emal, deformasiyaya qarşı müqavimət
ElektronikaTexnoloji alətlər və avadanlıqlar, vafli kasetlər, konveyer lentləri, bir-birinə qoşulma blokları, təmiz otaq avadanlığı Karbon lifləri ilə müqayisədə birləşmələrin təkmilləşdirilmiş təmizliyi, səth müqavimətinə nəzarət, nazik hissələrin tökülməsi üçün emal qabiliyyəti, deformasiyaya davamlılığı, balanslaşdırılmış xassələri, karbon lifləri ilə müqayisədə plastik birləşmələrin alternativ imkanları

Çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarının plastik və ya elastomerlərə daxil edilməsi rezin birləşmələrdə və termoplastiklərdə istifadə olunan nisbətən standart cihazlara, məsələn, incə vintli ekstruderlər və qapalı rezin qarışdırıcılara əsaslanır. Nanocyl-in çox divarlı karbon nanoborucuqları toz şəklində (Nanocyl® 7000) və ya termoplastik konsentratlarda (PlastiCyl™) təmin edilə bilər.

Konstruktiv məqsədlər üçün kompozit materialların tətbiqi
Karbon nanoborucuqlarının müstəsna gücü karbon liflərindən və epoksi qatranlarından kompozit materiallar əsasında müxtəlif növ idman mallarının yaradılmasında faydalı tətbiqlərə malikdir. Birləşməni asanlaşdırmaq və bağlayıcı faza (məsələn, epoksi və ya poliuretan kimi) ilə əlaqəni yaxşılaşdırmaq üçün karbon nanoborular adətən səthdə kimyəvi olaraq dəyişdirilir. Liflə gücləndirilmiş kompozit materialda ölçülən tipik təkmilləşdirmə gücü və canlı yükdə 10-50% təşkil edir. Bu möhkəmləndirmə səviyyəsi müəyyən bir kompozit material üçün əhəmiyyətli ola bilər, adətən qatranın xüsusiyyətləri ilə məhdudlaşır.

Yeni inkişaflar
Karbon nanoborucuqları kimi olduqca nazik keçirici strukturlar şəbəkəsi həmçinin nazik təbəqə texnologiyasında yeni imkanlar təqdim edir, o cümlədən daimi keçiriciliyə malik antistatik şəffaf və keçirici örtüklər, təkmilləşdirilmiş mexaniki xassələr və gücləndirilmiş kimyəvi müqavimət. Hal-hazırda yüksək keçirici şəffaf plyonka texnologiyaları hazırlanır ki, onlar yaxın gələcəkdə düz panelli displeylərdə şəffaf elektrodlar və çevik displeylər kimi daha məhdud dizaynlarda istifadə olunan indium qalay oksidi püskürtmə texnologiyası kimi metal oksid texnologiyaları ilə rəqabət aparacaq.
Çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarından istifadə etməklə müasir kağız istehsalı texnologiyası işlənib hazırlanmışdır. Belə kağız avtomobil güzgülərini buzlanmadan, döşəmənin qızdırılmasından və digər istilik cihazlarından qorumaq üçün daha çevik termal maneə örtüyü yaratmaq üçün istifadə olunur.
Yanğına davamlılıq və çürüməyə qarşı müqavimət kimi polimerlərə çoxdivarlı karbon nanoborucuqlarının cüzi əlavələri ilə əldə edilən yeni xüsusiyyətlər üzərində tədqiqatlar aparılır ki, bu da müasir ekoloji tələblərə daha uyğun olan və təkmilləşdirilmiş yeni məhsulların inkişafına səbəb ola bilər. xərclərə qənaət nəzərə alınmaqla mövcud materiallarla müqayisədə performans.

Gücləndirilmiş elastomerlər
Karbon qara və digər toz doldurucular şinlərdə və digər sənaye kauçuklarında rezinləri gücləndirmək üçün geniş istifadə olunur. Tərkibində gücü və sərtliyi tələb olunan səviyyəyə (çəki 50%-dən çox) artırmaq üçün doldurucuların yüksək yüklənməsi ola bilər, lakin bəzi tətbiqlərdə elastiklik olmaya bilər. 5-10% doldurmanın Nanocyl® 7000 kimi çoxdivarlı karbon nanoborucuqları ilə əvəz edilməsi, ənənəvi materiallarla müqayisə olunmayan mexaniki xassələrin yeni balansını təqdim edərək, eyni səviyyəli möhkəmlik və sərtliyə malik yüksək performanslı elastomerləri təkmilləşdirilmiş elastikliklə təmin edə bilər.

Karbon nanoborucuqlarının kommersiya məqsədləri üçün istifadəsi indi reallığa çevrilib və artan diqqəti cəlb edir. Bu o deməkdir ki, onlar sənaye tərəfindən sənaye standartları ilə tənzimlənən digər variantlarla rəqabət aparan əlavə dəyər komponenti kimi qəbul edilir. Hazırda karbon nanoborucuqlarının polimer sənayesinə nüfuzunu genişləndirəcək yeni faydalı və gözlənilməz xassələri üzərində tədqiqatlar aparılır.

Toz karbon materialları (qrafitlər, karbonlar, karbon qaraları, CNTs, qrafenlər) müxtəlif materiallar üçün funksional doldurucular kimi geniş istifadə olunur və karbon doldurucuları olan kompozitlərin elektrik xassələri karbonun quruluşu və xassələri, habelə texnologiyası ilə müəyyən edilir. onların istehsalı. CNT-lər xarici diametri 10-100 nm olan içi boş çoxdivarlı CNT-lər şəklində karbonun allotropik formasının çərçivə strukturlarından hazırlanmış toz materialdır (şəkil 1). Məlum olduğu kimi, CNT-lərin elektrik müqaviməti (ρ, Ohm∙m) onların sintezi və təmizlənməsi üsulundan asılıdır və 5∙10-8 ilə 0,008 Ohm∙m arasında dəyişə bilər ki, bu da
qrafitdə.
Keçirici kompozitlər istehsal edilərkən dielektrikə yüksək keçirici materiallar (metal tozları, karbon qara, qrafit, karbon və metal liflər) əlavə edilir. Bu, polimer kompozitlərin elektrik keçiriciliyini və dielektrik xüsusiyyətlərini dəyişməyə imkan verir.
Bu tədqiqat CNT-lərin elektrik müqavimətinin onların modifikasiyası vasitəsilə dəyişdirilməsinin mümkünlüyünü müəyyən etmək üçün aparılmışdır. Bu, planlaşdırılmış elektrik keçiriciliyi olan polimer kompozitlər üçün doldurucu kimi belə boruların istifadəsini genişləndirəcəkdir. İşdə ALIT-ISM (Jitomir, Kiyev) tərəfindən istehsal olunan CNT tozlarının nümunələrindən və kimyəvi modifikasiyaya məruz qalmış CNT tozlarından istifadə edilmişdir. Karbon materiallarının elektrik xüsusiyyətlərini müqayisə etmək üçün biz TU 2166-001-02069289-2007, TU U 24.1-032916 uyğun olaraq istehsal edilmiş CNT MMC "TMSpetsmash" (Kiyev) üzrə sintez edilmiş "Taunit" (Tambov) CNT nümunələrindən istifadə etdik. -009:2009, pota qrafit . ALIT-ISM və Taunit tərəfindən istehsal olunan CNT-lər NiO/MgO katalizatorunda CVD üsulu ilə, TMSpetsmash MMC-nin CNT-ləri isə FeO/NiO katalizatorunda sintez olunur (şək. 2). Tədqiqatda, eyni şəraitdə və eyni işlənmiş üsullardan istifadə edərək, karbon materiallarının nümunələrinin elektrik xüsusiyyətləri müəyyən edilmişdir. Nümunələrin elektrik müqaviməti 50 kQ təzyiqdə preslənmiş quru toz nümunəsinin cərəyan-gərginlik xüsusiyyətlərini təyin etməklə hesablanmışdır (Cədvəl 1).
CNT-lərin modifikasiyası (No 1-4) fiziki-kimyəvi təsirlərdən istifadə edərək CNT-lərin elektrofiziki xüsusiyyətlərinin dəyişdirilməsinin mümkünlüyünü göstərdi (Cədvəl 1-ə baxın). Xüsusilə, orijinal nümunənin elektrik müqaviməti 1,5 dəfə azaldı (No 1); və 2-4 nömrəli nümunələr üçün - 1,5-3 dəfə artır.
Eyni zamanda, çirklərin ümumi miqdarı (yanmaz qalıq şəklində payı) azalıb.
2,21 (orijinal CNTs) üçün 1,8%
1 nömrəli nümunə və 3 nömrəli üçün 0,5%-ə qədər. 2–4 nömrəli nümunələrin xüsusi maqnit həssaslığı 127∙10-8-dən 3,9∙10-8 m3/kq-a qədər azalmışdır. Bütün nümunələrin xüsusi səth sahəsi demək olar ki, 40% artdı. Dəyişdirilmiş CNT-lər arasında minimum elektrik müqaviməti (574∙10-6 Ohm∙m) 1 nömrəli nümunədə qeydə alınmışdır ki, bu da tige qrafitinin müqavimətinə yaxındır (33∙10-6 Ohm∙m). Xüsusi müqavimət baxımından, Taunit və TMSpetsmash MMC-nin CNT nümunələri 2, 3 nömrəli nümunələrlə müqayisə edilə bilər və bu nümunələrin xüsusi maqnit həssaslığı dəyişdirilmiş CNT nümunələrindən (ALIT-ISM) daha böyük bir sıradır.
Müəyyən edilmişdir ki, CNT-lərin elektrik müqaviməti 6∙10-4 ilə dəyişə bilər.
12∙10-4 Ohm∙m. Kompozit və polikristal materialların, örtüklərin, doldurucuların, süspansiyonların, pastaların və digər oxşar materialların istehsalında dəyişdirilmiş CNT-lərin istifadəsi üçün spesifikasiyalar hazırlanmışdır.
TU U 24.1-05417377-231:2011 "MWCNT-A dərəcəli çoxdivarlı CNT-lərin nanotozları",
MUN-V (MWCNT-B), MUN-S (MWCNT-S)"
(Cədvəl 2).
Modifikasiya edilmiş CNT tozları kompozitlərin polietilen bazasına doldurucu kimi daxil edildikdə, polimer kompozitin elektrik keçiriciliyi onların elektrik keçiriciliyinin artması ilə artır. Beləliklə, CNT-lərin məqsədyönlü modifikasiyası nəticəsində onların xüsusiyyətlərini, xüsusən də elektrik müqavimətini dəyişmək imkanı açılır.
Ədəbiyyat
1. Tkachev A.G., Zolotuxin I.V. Bərk cisim nanostrukturlarının sintezi üçün avadanlıq və üsullar. – M.: Maşinostroenie-1, 2007.
2. Bogatyreva G.P., Marinich M.A., Bazaliy G.A., Ilnitskaya G.D., Kozina G.K., Frolova L.A. Kimyəvi müalicənin karbon nanoborucuqlarının fiziki-kimyəvi xassələrinə təsirinin öyrənilməsi. Oturdu. elmi tr. "Kondensasiya olunmuş maddədə fullerenlər və nanostrukturlar". / Ed.
P.A.Vityaz. – Minsk: “İstilik və Kütləvi Köçürmə İnstitutu” Dövlət Elmi Müəssisəsi
onları dəyişdirin A.V.Lıkova" Belarus NAS, 2011, səh. 141–146.
3. Novak D.S., Berezenko N.M., Şostak T.S., Paxarenko V.O., Bogatyreva G.P., Oleynik N.A., Bazaliy G.A. Polietilen əsasında elektrik keçirici nanokompozitlər. Oturdu. elmi tr. "Qaya kəsən və metal emalı alətləri - onların istehsalı və istifadəsi üçün avadanlıq və texnologiya". - Kiyev: ISM
onlar. V.N.Bakulya Ukrayna MEA, 2011, buraxılış 14, s.394–398.

Toz karbon materialları (qrafit, kömür, his, CNT, qrafen) müxtəlif materialların funksional doldurucuları kimi geniş istifadə olunur və karbon doldurucuları olan kompozitlərin elektrik xüsusiyyətləri karbonun quruluşu və xüsusiyyətləri və istehsal texnologiyası ilə müəyyən edilir. CNT-lər xarici diametri 10 ilə 100 nm arasında olan içi boş çoxdivarlı CNT şəklində karbonun allotropik formasının çərçivə strukturlarının toz materialıdır (Şəkil 1a, b). Məlumdur ki, CNT-lərin elektrik müqaviməti (ρ, Ohm∙m) onların sintezi və təmizlənməsi üsulundan asılıdır və 5∙10-8 ilə 0,008 Ohm∙m arasında dəyişə bilər ki, bu da qrafitdən daha aşağıdır.
Şəkil 1. a) – CNT tozu, b) – CNT fraqmenti (Power Electronic Microscopy)
Keçirici kompozitlərin istehsalında dielektriklərə yüksək keçirici materiallar (metal tozları, texniki karbon, qrafit, karbon və metal liflər) əlavə edilir. Bu, polimer kompozitlərin keçiriciliyini və dielektrik xüsusiyyətlərini dəyişməyə imkan verir.
Hazırkı araşdırma CNT-lərin xüsusi elektrik müqavimətinin onların modifikasiyası vasitəsilə dəyişdirilməsinin mümkünlüyünü müəyyən etmək üçün aparılmışdır. Bu, planlaşdırılmış elektrik keçiriciliyi olan polimer kompozitlərin doldurucusu kimi belə boruların istifadəsini genişləndirəcəkdir. Tədqiqat zamanı ALIT-ISM (Jitomir, Kiyev) tərəfindən hazırlanmış CNT-lərin ilkin tozlarından və müxtəlif kimyəvi modifikasiyalara məruz qalmış CNTs tozlarından nümunələrdən istifadə edilmişdir. Karbon materiallarının elektrofiziki xüsusiyyətlərini müqayisə etmək üçün 2166-001-02069289-2007, MMC "TMSpetsmash" (Kiyev), 24.1-03291669-009:2009 altında sintez edilmiş "Taunit" (Tambov, Rusiya) nümunələri, cruiblegraph, CNTc. ALIT-ISM tərəfindən hazırlanmış və "Taunit" NiO/MgO katalizatorunda CVD üsulu ilə sintez edilmiş və "TMSpetsmash" MMC-nin FeO/NiO katalizatorunda istehsal etdiyi CNT-lərdən istifadə edilmişdir (şək. 2).
Şəkil 2 a – CNT (ALIT-ISM), b – CNT “TMSpetsmash” (PEM-şəkillər).
ISM-də inkişaf etdirilən eyni üsullarla eyni şərtlərdə aparılan araşdırmalarda karbon materiallarının nümunələrinin elektrik fiziki xüsusiyyətləri təyin olundu. Nümunələrin xüsusi elektrik müqaviməti 50 kq təzyiq altında preslənmiş quru toz elementinin cərəyan-gərginlik xarakteristikasını təyin etməklə hesablanmışdır. (Cədvəl 1).
CNT-lərin modifikasiyası (No1-4) onların elektrik xassələrini fiziki və kimyəvi təsirlərin köməyi ilə kəskin şəkildə dəyişmək imkanını göstərdi. Xüsusilə, ilkin nümunənin xüsusi elektrik müqaviməti 1,5 dəfə (№1) və No. 2 – 4, 1,5-3 dəfə artırıldı.
Bu halda çirklərin ümumi miqdarı (onların yanmaz qalıq şəklində olan qatı) №1 üçün 2,21%-dən (ilkin CNT) 1,8%-ə, №3 üçün isə 0,5%-ə endirildi. 2-4 nömrəli nümunələrin maqnit həssaslığı sifarişlə azaldılmışdır. Bütün nümunələrin xüsusi səth sahəsi demək olar ki, 40% artırıldı. Dəyişdirilmiş CNT-lər arasında minimum xüsusi elektrik müqaviməti (574∙10-6 Ohm∙m) 1 nömrəli nümunə üçün müəyyən edilmişdir ki, bu da pota qrafitinin belə müqavimətinə (337∙10-6 Ohm∙m) yaxındır. Xüsusi müqavimətə görə "Taunit" və "TMSpetsmash" CNT nümunələri №2 və 3 nömrəli nümunələrlə müqayisə edilə bilər və bu nümunələrin maqnit həssaslığı dəyişdirilmiş CNT nümunələrindən daha yüksəkdir ("Alit"). -ISM").
Beləliklə, 6∙10-4÷12∙10-4Ohm∙m diapazonunda CNT-lərin xüsusi elektrik müqaviməti dəyərini dəyişmək üçün CNT-lərin modifikasiyasının mümkünlüyü ifadə edilmişdir. 24.1-05417377-231:2011 “MWCNTs-A, MWCNTs-B, MWCNTs-C markalı çoxdivarlı CNT-lərin nanotozları (Cədvəl 2) kompozit və polikristal materialların, asqı materiallarının, asqı materiallarının, doldurucuların istehsalı üçün dəyişdirilmiş CNT-lər üçün hazırlanmışdır. , pastalar və digər oxşar materiallar.
Kompozitlərin polietilen bazasına yeni dərəcəli CNT-lərin dəyişdirilmiş tozlarının doldurucusu kimi daxil edildikdə, CNT-lərin elektrik keçiriciliyinin artması ilə polimer kompozitinin elektrik keçiriciliyi artır. Beləliklə, CNT-lərin istiqamətləndirilmiş modifikasiyası nəticəsində onların xüsusiyyətlərini, xüsusən də elektrik müqavimətinin dəyərini dəyişdirmək üçün yeni imkanlar yaranır.
Ədəbiyyat