Θεματικές αίθουσες. Λειτουργικά τροποποιημένοι νανοσωλήνες άνθρακα ως ευαίσθητα υλικά για χημικά και βιοαισθητήρες Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Η εφεύρεση αναφέρεται στην τεχνολογία των νανοϋλικών άνθρακα, συγκεκριμένα στην τεχνολογία για την παραγωγή τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) τείνουν να σχηματίζουν συσσωματώματα, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διανομή τους σε διαφορετικά μέσα. Ακόμη και αν οι CNT κατανέμονται ομοιόμορφα σε κάποιο μέσο, για παράδειγμα, με έντονο υπερηχογράφημα, μετά από σύντομο χρονικό διάστημα σχηματίζουν αυθόρμητα συσσωματώματα. Για τη λήψη σταθερών διασπορών CNT, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι τροποποίησης των CNT, οι οποίες πραγματοποιούνται με την προσάρτηση ορισμένων λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια του CNT, διασφαλίζοντας τη συμβατότητα του CNT με το περιβάλλον, χρησιμοποιώντας επιφανειοδραστικές ουσίες και βραχύνοντας πολύ μεγάλους CNTs χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους.

Στην περιγραφή αυτής της εφεύρεσης, ο όρος «τροποποίηση» σημαίνει μια αλλαγή στη φύση της επιφάνειας CNT και στις γεωμετρικές παραμέτρους μεμονωμένων νανοσωλήνων. Μια ειδική περίπτωση τροποποίησης είναι η λειτουργικοποίηση των CNT, η οποία συνίσταται στον εμβολιασμό ορισμένων λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια του CNT.

Υπάρχει μια γνωστή μέθοδος για την τροποποίηση των CNT, η οποία περιλαμβάνει την οξείδωση των CNT υπό την επίδραση διαφόρων υγρών ή αερίων οξειδωτικών παραγόντων (νιτρικό οξύ σε μορφή υγρού ή ατμού, υπεροξείδιο του υδρογόνου, διαλύματα υπερθειικού αμμωνίου σε διαφορετικό pH, όζον, άζωτο διοξείδιο και άλλα). Υπάρχουν πολλές δημοσιεύσεις για αυτή τη μέθοδο. Ωστόσο, δεδομένου ότι η ουσία των διαφόρων μεθόδων οξείδωσης των νανοσωλήνων άνθρακα είναι η ίδια, δηλαδή η οξείδωση της επιφάνειας των νανοσωλήνων άνθρακα με το σχηματισμό επιφανειακών υδροξυλικών και καρβοξυλικών ομάδων, αυτό δίνει λόγο να θεωρηθούν οι διάφορες μέθοδοι που περιγράφονται ως παραλλαγές ενός μέθοδος. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η δημοσίευση των Datsyuk V., Kalyva M., Papagelis K., Parthenios J., Tasis D., Siokou A., Kallitsis I., Galiotis C. Chemical oxidation of multiwalled carbon nanotubes //Carbon, 2008, τόμος 46, σελ. 833-840, το οποίο περιγράφει διάφορες επιλογές (χρησιμοποιώντας νιτρικό οξύ, υπεροξείδιο του υδρογόνου και υπερθειικό αμμώνιο).

Τα κοινά βασικά χαρακτηριστικά της εξεταζόμενης μεθόδου και της αξιούμενης εφεύρεσης είναι η επεξεργασία νανοσωλήνων άνθρακα με διάλυμα οξειδωτικού παράγοντα.

Η εξεταζόμενη μέθοδος χαρακτηρίζεται από ανεπαρκή απόδοση για τη διάσπαση των συσσωματωμάτων CNT και την επίτευξη καλής διασποράς των οξειδωμένων CNT στο νερό και τους πολικούς οργανικούς διαλύτες. Κατά κανόνα, οι νανοσωλήνες άνθρακα που οξειδώνονται με γνωστές μεθόδους διασκορπίζονται καλά σε νερό και πολικούς οργανικούς διαλύτες (υπό την επίδραση υπερήχων) μόνο σε πολύ χαμηλή συγκέντρωση νανοσωλήνων στο υγρό (συνήθως της τάξης του 0,001-0,05% κατά βάρος). . Όταν ξεπεραστεί η συγκέντρωση κατωφλίου, οι νανοσωλήνες συγκεντρώνονται σε μεγάλα συσσωματώματα (νιφάδες), τα οποία κατακρημνίζονται.

Σε μια σειρά εργασιών, για παράδειγμα, Wang Y., Deng W., Liu X., Wang X. Ηλεκτροχημικές ιδιότητες αποθήκευσης υδρογόνου νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων με σφαιροτριβή //International journal of hydrogen energy, 2009, vol.34 , σ. 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. Short carbon nanotubes που παράγονται από κρυογονική σύνθλιψη //Carbon, 2006, vol.44, p.2984-2989; Konya Z., Zhu J., Niesz K., Mehn D., Kiricsi I. End morphology of ball milled carbon nanotubes //Carbon, 2004, vol.42, p.2001-2008, περιγράφει μια μέθοδο για την τροποποίηση των CNTs με βράχυνση τα οποία επιτυγχάνεται με παρατεταμένη μηχανική επεξεργασία CNT σε υγρά ή κατεψυγμένες μήτρες. Τα βραχυκυκλωμένα CNT έχουν καλύτερη διασπορά στα υγρά και καλύτερες ηλεκτροχημικές ιδιότητες.

Τα κοινά βασικά χαρακτηριστικά των μελετών και των προτεινόμενων μεθόδων είναι η μηχανική επεξεργασία των CNTs διασκορπισμένων σε οποιοδήποτε μέσο.

Το μειονέκτημα της εξεταζόμενης μεθόδου είναι ότι δεν διασφαλίζει τη λειτουργικότητα των CNT με πολικές ομάδες, με αποτέλεσμα οι CNT που αντιμετωπίζονται με αυτόν τον τρόπο να εξακολουθούν να μην είναι καλά διασκορπισμένοι στα πολικά μέσα.

Η πιο κοντινή στην αξιούμενη εφεύρεση είναι η μέθοδος που περιγράφεται στην εργασία των Chiang Y.-C., Lin W.-H., Chang Y.-C. Η επίδραση της διάρκειας επεξεργασίας σε νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων που λειτουργούν με οξείδωση H2SO4/HNO3 //Applied Surface Science, 2011, vol.257, p.2401-2410 (πρωτότυπο). Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, η τροποποίηση των CNT επιτυγχάνεται με τη βαθιά οξείδωση τους κατά τη διάρκεια παρατεταμένου βρασμού σε υδατικό διάλυμα που περιέχει θειικά και νιτρικά οξέα. Σε αυτή την περίπτωση, πρώτα εμβολιάζονται πολικές λειτουργικές ομάδες (ιδίως καρβοξυλομάδες) στην επιφάνεια CNT και με αρκετά μεγάλο χρόνο επεξεργασίας επιτυγχάνεται βράχυνση των νανοσωλήνων. Ταυτόχρονα, παρατηρήθηκε επίσης μείωση του πάχους των νανοσωλήνων λόγω της πλήρους οξείδωσης των επιφανειακών στρωμάτων άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα. Παραλλαγές αυτής της μεθόδου περιγράφονται σε άλλες πηγές, για παράδειγμα στο αναφερόμενο άρθρο των Datsyuk V., Kalyva M. et al., καθώς και Ziegler K.J., Gu Z., Peng Η., Flor E.L., Hauge R.H., Smalley R.E. Ελεγχόμενη οξειδωτική κοπή νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος //Journal of American Chemical Society, 2005, vol.127, τεύχος 5, σ. 1541-1547. Δημοσιευμένες πηγές υποδεικνύουν ότι οι νανοσωλήνες οξειδωμένου άνθρακα έχουν αυξημένη ικανότητα διασποράς στο νερό και τους πολικούς οργανικούς διαλύτες.

Ένα κοινό ουσιαστικό χαρακτηριστικό της προτεινόμενης μεθόδου και της πρωτότυπης μεθόδου είναι η επεξεργασία των CNT με ένα υδατικό διάλυμα ενός οξειδωτικού παράγοντα. Η μέθοδος της εφεύρεσης και η πρωτότυπη μέθοδος συμπίπτουν επίσης στο επιτευχθέν αποτέλεσμα, δηλαδή, η εμφύτευση πολικών λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια των CNT επιτυγχάνεται ταυτόχρονα με τη βράχυνση των μακριών CNTs.

Τα μειονεκτήματα της πρωτότυπης μεθόδου είναι η ανάγκη χρήσης μεγάλης περίσσειας οξέων, η οποία αυξάνει το κόστος της διαδικασίας και δημιουργεί περιβαλλοντικά προβλήματα κατά τη διάθεση των απορριμμάτων, καθώς και η οξείδωση μέρους των νανοσωλήνων άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα, που μειώνει την απόδοση του τελικού προϊόντος (τροποποιημένοι νανοσωλήνες άνθρακα) και το καθιστά ακριβότερο. Επιπλέον, αυτή η μέθοδος είναι δύσκολο να κλιμακωθεί. Σε εργαστηριακές συνθήκες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν γυάλινα όργανα, αλλά για πιλοτική παραγωγή, προτιμάται ο εξοπλισμός από ανοξείδωτο χάλυβα. Ο βρασμός νανοσωλήνων σε όξινα διαλύματα δημιουργεί το πρόβλημα της αντοχής στη διάβρωση του εξοπλισμού.

Η βάση της αξιούμενης εφεύρεσης είναι το έργο της εξάλειψης των μειονεκτημάτων της γνωστής μεθόδου με επιλογή του οξειδωτικού αντιδραστηρίου και των συνθηκών οξείδωσης.

Το πρόβλημα επιλύεται από το γεγονός ότι σύμφωνα με τη μέθοδο τροποποίησης νανοσωλήνων άνθρακα, η οποία περιλαμβάνει επεξεργασία νανοσωλήνων άνθρακα με υδατικό διάλυμα οξειδωτικού παράγοντα, η επεξεργασία νανοσωλήνων άνθρακα με υδατικό διάλυμα οξειδωτικού παράγοντα πραγματοποιείται ταυτόχρονα με μηχανική επεξεργασία, και ένα διάλυμα υπερθειικού ή υποχλωριώδους σε ρΗ μεγαλύτερο από 10 χρησιμοποιείται ως οξειδωτικός παράγοντας.

Η μηχανική επεξεργασία πραγματοποιείται με χρήση μύλου με χάντρες.

Ο οξειδωτικός παράγοντας λαμβάνεται σε ποσότητα ισοδύναμη με 0,1 έως 1 g άτομο ενεργού οξυγόνου ανά 1 g άτομο άνθρακα νανοσωλήνων.

Η περίσσεια υποχλωριώδους στο μίγμα της αντίδρασης σε ρΗ μεγαλύτερο από 10 απομακρύνεται με προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου.

Η διεξαγωγή της επεξεργασίας νανοσωλήνων άνθρακα με υδατικό διάλυμα οξειδωτικού παράγοντα ταυτόχρονα με μηχανική επεξεργασία και τη χρήση ενός υπερθειικού ή υποχλωριώδους διαλύματος ως οξειδωτικού παράγοντα σε pH μεγαλύτερο από 10 εξαλείφει την ανάγκη χρήσης μεγάλης περίσσειας οξέων, γεγονός που αυξάνει το κόστος της διαδικασίας και δημιουργεί περιβαλλοντικά προβλήματα κατά τη διάθεση των απορριμμάτων, καθώς και απώλεια του τελικού προϊόντος λόγω οξείδωσης μέρους του άνθρακα των νανοσωλήνων σε διοξείδιο του άνθρακα.

Για μηχανική επεξεργασία, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συσκευές γνωστές στην τεχνική, όπως μύλος σφαιριδίων, μύλος δόνησης, μύλος με σφαιρίδια και άλλες παρόμοιες συσκευές. Στην πραγματικότητα, ένας μύλος με χάντρες είναι μια από τις πιο βολικές συσκευές για την επίλυση της εργασίας.

Υπερθειικό αμμώνιο, υπερθειικό νάτριο, υπερθειικό κάλιο, υποχλωριώδες νάτριο, υποχλωριώδες κάλιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως οξειδωτικοί παράγοντες. Η πιο αποτελεσματικά αξιούμενη μέθοδος πραγματοποιείται κατά την επεξεργασία νανοσωλήνων άνθρακα με διάλυμα οξειδωτικού παράγοντα σε pH μεγαλύτερο από 10. Σε χαμηλότερο pH, διάβρωση του εξοπλισμού και ακατάλληλη αποσύνθεση του οξειδωτικού παράγοντα με απελευθέρωση χλωρίου (από υποχλωριώδες) ή οξυγόνο (από υπερθειικό) είναι δυνατό. Η απαιτούμενη τιμή pH μπορεί να ρυθμιστεί προσθέτοντας γνωστές ουσίες που έχουν αλκαλική αντίδραση στο διάλυμα, για παράδειγμα, αμμωνία, ανθρακικό νάτριο, ανθρακικό κάλιο, υδροξείδιο του νατρίου, υδροξείδιο του καλίου και άλλες αλκαλικές ουσίες που δεν αντιδρούν με τον οξειδωτικό παράγοντα υπό συνθήκες επεξεργασίας. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα γνωστά δεδομένα ότι το υποχλωριώδες άλας αντιδρά με την αμμωνία. Επομένως, η αμμωνία δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα σύστημα υποχλωριώδους. Όταν χρησιμοποιείτε υπερθειικό για τον καθορισμό αλκαλικού pH, μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλες οι αναφερόμενες ουσίες.

Για την εφαρμογή της προτεινόμενης μεθόδου, η βέλτιστη ποσότητα οξειδωτικού παράγοντα είναι ισοδύναμη με 0,1 έως 1 g άτομο ενεργού οξυγόνου ανά 1 g άτομο άνθρακα νανοσωλήνων. Όταν η ποσότητα του οξειδωτικού παράγοντα είναι μικρότερη από το καθορισμένο κατώτερο όριο, οι προκύπτοντες τροποποιημένοι νανοσωλήνες άνθρακα είναι λιγότερο καλά διασκορπισμένοι σε νερό και πολικούς οργανικούς διαλύτες. Η υπέρβαση της ποσότητας του οξειδωτικού παράγοντα πέρα από το καθορισμένο ανώτατο όριο δεν είναι πρακτική, επειδή, αν και επιταχύνει τη διαδικασία οξείδωσης των νανοσωλήνων, δεν βελτιώνει την ευεργετική επίδραση.

Για την εφαρμογή της προτεινόμενης μεθόδου χρησιμοποιήθηκαν τα ακόλουθα αρχικά υλικά και εξοπλισμός:

Νανοσωλήνες άνθρακα των εμπορικών σημάτων Taunit και Taunit-M που παράγονται από την NanoTechCenter LLC, Tambov.

Υπερθειικό αμμώνιο, αναλυτικής ποιότητας.

Υποχλωριώδες νάτριο σύμφωνα με το GOST 11086-76 σε μορφή υδατικού διαλύματος που περιέχει 190 g/l ενεργό χλώριο και 12 g/l ελεύθερο υδροξείδιο του νατρίου.

Υδατική αμμωνία 25% αναλυτικής ποιότητας.

Άνυδρο ανθρακικό νάτριο, αναλυτικής ποιότητας.

Απεσταγμένο νερό.

Διμεθυλακεταμίδιο, αναλυτικής ποιότητας.

Αιθυλική αλκοόλη 96%.

Οριζόντιος μύλος σφαιριδίων MShPM-1/0.05-VK-04 που παράγεται από την NPO DISPOD. Ως μέσα λείανσης χρησιμοποιήθηκαν μπάλες διοξειδίου του ζιρκονίου με διάμετρο 1,6 mm.

Εγκατάσταση υπερήχων IL-10.

1460 ml απεσταγμένου νερού χύθηκαν σε δοχείο από ανοξείδωτο χάλυβα των 4 λίτρων και διαλύθηκαν 228,4 g υπερθειικού αμμωνίου, και στη συνέχεια προστέθηκαν 460 ml αμμωνίας 25%. 1099 g υδατικής πάστας νανοσωλήνων άνθρακα Taunit-M (καθαρισμένοι από ανόργανες ακαθαρσίες με επεξεργασία με υδροχλωρικό οξύ), που περιείχε 5,46% ξηρή ουσία, προστέθηκαν σε αυτό το διάλυμα και αναμίχθηκαν επιμελώς μέχρι να σχηματιστεί ένα ομοιογενές εναιώρημα. Το προκύπτον εναιώρημα φορτώθηκε σε μύλο σφαιριδίων με σφαιρίδια διοξειδίου του ζιρκονίου με διάμετρο 1,6 mm και υποβλήθηκε σε επεξεργασία για 7 ώρες. Στη συνέχεια το επεξεργασμένο εναιώρημα εκφορτώθηκε, διηθήθηκε από τα σφαιρίδια, οξινίστηκε με υδροχλωρικό οξύ σε μια όξινη αντίδραση, διηθήθηκε μέσω ενός φίλτρου κατασκευασμένου από μη υφασμένο υλικό πολυπροπυλενίου και πλύθηκε με νερό έως ότου το νερό πλύσης ήταν ουδέτερο. Το πλυμένο ίζημα αναρροφήθηκε σε κενό και συσκευάστηκε σε σφραγισμένο πλαστικό δοχείο. Η περιεκτικότητα σε μάζα ξηρής ύλης (νανοσωλήνες) στην πάστα που προέκυψε ήταν 8,52% (το υπόλοιπο ήταν νερό). Το προκύπτον προϊόν ξηράνθηκε σε φούρνο στους 80°C σε σταθερό βάρος.

Για να δοκιμαστεί η διαλυτότητα (διασπορά), ένα δείγμα CNTM-1 διασκορπίστηκε σε νερό ή οργανικούς διαλύτες χρησιμοποιώντας επεξεργασία με υπερήχους. Πειράματα έδειξαν ότι το CNT-1 είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό, κατά προτίμηση σε βασικό pH (που δημιουργείται με την προσθήκη αμμωνίας ή οργανικών βάσεων). Η προσθήκη βάσης προάγει τον σχηματισμό ενός σταθερού διαλύματος (διασποράς) τροποποιημένων νανοσωλήνων, αφού οδηγεί στον ιονισμό των επιφανειακών καρβοξυλομάδων και στην εμφάνιση αρνητικού φορτίου στους νανοσωλήνες.

Έτσι, ελήφθη ένα σταθερό υδατικό διάλυμα (όπως φαίνεται από τη διαφάνεια του διαλύματος και την απουσία νιφάδων) που περιέχει 0,5% CNTM-1 παρουσία 0,5% τριαιθανολαμίνης ως ρυθμιστή του ρΗ. Το όριο διαλυτότητας του CNTM-1 σε αυτό το σύστημα είναι περίπου 1%· όταν ξεπεραστεί αυτή η συγκέντρωση, εμφανίζονται εγκλείσματα γέλης.

Σε διμεθυλακεταμίδιο (χωρίς ξένα πρόσθετα), ελήφθησαν σταθερά διαφανή διαλύματα CNTM-1 με συγκεντρώσεις μάζας 1 και 2% με επεξεργασία με υπερήχους. Σε αυτή την περίπτωση, το διμεθυλακεταμίδιο, το οποίο είναι από μόνο του μια αδύναμη βάση, διαλύει αποτελεσματικά το CNTM-1 χωρίς την προσθήκη εξωτερικών ρυθμιστών pH. Το διάλυμα 1% ήταν επ' αόριστον σταθερό κατά την αποθήκευση, αλλά μετά από μερικές ημέρες το διάλυμα 2% άρχισε να παρουσιάζει σημάδια θιξοτροπίας, χωρίς όμως να σχηματίζονται συσσωματώματα.

Ρίξτε 2,7 λίτρα απεσταγμένου νερού σε ένα δοχείο από ανοξείδωτο χάλυβα 4 λίτρων, προσθέστε 397,5 g άνυδρου ανθρακικού νατρίου και ανακατέψτε μέχρι να διαλυθεί πλήρως. Μετά τη διάλυση του ανθρακικού νατρίου, χύθηκε διάλυμα υποχλωριώδους νατρίου (0,280 λίτρα) και το μίγμα αναμίχθηκε επιμελώς. Στη συνέχεια, σταδιακά, με ανάδευση, προστέθηκαν 60 g ακατέργαστου Taunit-M (που περιείχε περίπου 3% κατά βάρος ακαθαρσίες καταλύτη, κυρίως οξείδιο του μαγνησίου) και αναδεύτηκε μέχρι ένα ομοιογενές εναιώρημα. Αυτό το εναιώρημα φορτώθηκε σε μύλο σφαιριδίων με σφαιρίδια ζιρκονίας διαμέτρου 1,6 mm και υποβλήθηκε σε επεξεργασία για 7 ώρες. Στη συνέχεια το επεξεργασμένο εναιώρημα εκφορτώθηκε, διηθήθηκε από τα σφαιρίδια, οξινίστηκε με υδροχλωρικό οξύ σε μια όξινη αντίδραση και διατηρήθηκε για 3 ημέρες σε θερμοκρασία δωματίου για να διαλυθούν πλήρως τα υπολείμματα του καταλύτη και πιθανές ακαθαρσίες ενώσεων σιδήρου (από το σώμα και τα δάχτυλα του μύλου με σφαιρίδια) . Έτσι, οι νανοσωλήνες καθαρίστηκαν ταυτόχρονα με οξύ από ακαθαρσίες του καταλύτη. Το προκύπτον όξινο εναιώρημα διηθήθηκε μέσω ενός φίλτρου κατασκευασμένου από μη υφασμένο υλικό πολυπροπυλενίου και πλύθηκε με νερό μέχρις ότου το νερό πλύσης ήταν ουδέτερο. Το πλυμένο ίζημα αναρροφήθηκε σε κενό και συσκευάστηκε σε σφραγισμένο πλαστικό δοχείο. Η περιεκτικότητα σε μάζα ξηρής ύλης (νανοσωλήνες) στην πάστα που προέκυψε ήταν 7,33% (το υπόλοιπο ήταν νερό). Το προκύπτον προϊόν ξηράνθηκε σε φούρνο στους 80°C σε σταθερό βάρος.

Εάν η ποσότητα του υποχλωριώδους στο μείγμα αντίδρασης με τους νανοσωλήνες είναι υπερβολική, αυτό επιταχύνει την οξείδωση της επιφάνειας των νανοσωλήνων, αλλά δημιουργεί περιβαλλοντικό πρόβλημα επειδή όταν το μείγμα οξινίζεται, το υποχλωριώδες που δεν αντέδρασε απελευθερώνει χλώριο, σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης:

2NaOCl+2НCl→2NaCl+Н 2 O+Сl 2

Προκειμένου να εξουδετερωθεί η περίσσεια υποχλωριώδους άλατος, προστίθεται υπεροξείδιο του υδρογόνου στο μίγμα της αντίδρασης σε pH μεγαλύτερο από 10. Όπως έχουμε διαπιστώσει, εμφανίζεται η ακόλουθη αντίδραση:

NaOCl+H 2 O 2 → NaCl + H 2 O + O 2

Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται αβλαβή προϊόντα.

Για να δοκιμαστεί η διαλυτότητα (διασπορά), ένα δείγμα CNTM-1 διασκορπίστηκε σε νερό ή οργανικούς διαλύτες χρησιμοποιώντας επεξεργασία με υπερήχους. Πειράματα έδειξαν ότι το CNTM-1 είναι πολύ διαλυτό στο νερό, κατά προτίμηση σε βασικό pH (που δημιουργείται με την προσθήκη αμμωνίας ή τριαιθανολαμίνης). Η προσθήκη βάσης προάγει τον σχηματισμό ενός σταθερού διαλύματος (διασποράς) τροποποιημένων νανοσωλήνων, αφού οδηγεί στον ιονισμό των επιφανειακών καρβοξυλομάδων και στην εμφάνιση αρνητικού φορτίου στους νανοσωλήνες.

Σε διμεθυλακεταμίδιο (χωρίς ξένα πρόσθετα), ελήφθησαν σταθερά διαφανή διαλύματα CNTM-1 με συγκεντρώσεις μάζας 1 και 2% με επεξεργασία με υπερήχους. Σε αυτή την περίπτωση, το διμεθυλακεταμίδιο, το οποίο είναι από μόνο του μια βάση, διαλύει αποτελεσματικά το CNTM-1 χωρίς την προσθήκη εξωτερικών ρυθμιστών pH· το διάλυμα 1% ήταν απεριόριστα σταθερό κατά την αποθήκευση, ενώ το διάλυμα 2% άρχισε να παρουσιάζει σημάδια θιξοτροπίας μετά από μερικές ημέρες , αλλά χωρίς τα συσσωματώματα σχηματισμού.

Για σύγκριση, η διαλυτότητα μελετήθηκε (υπό την επίδραση υπερήχων υπό τις ίδιες συνθήκες) στους ίδιους διαλύτες νανοσωλήνων άνθρακα Taunit-M, οξειδωμένους σύμφωνα με τη διαδικασία που δίνεται στην πρωτότυπη μέθοδο, με μείγμα νιτρικών και θειικών οξέων χωρίς μηχανικό θεραπεία. Πειράματα έδειξαν ότι τα CNT που οξειδώνονται με περίσσεια νιτρικού οξέος χωρίς μηχανική επεξεργασία έχουν την ίδια διαλυτότητα με αυτά που λαμβάνονται σύμφωνα με την αξιούμενη εφεύρεση. Ωστόσο, η προτεινόμενη μέθοδος είναι εύκολη στην κλίμακα, δεν υπάρχουν προβλήματα με την αντοχή στη διάβρωση του εξοπλισμού και περιβαλλοντικά προβλήματα με την εξουδετέρωση των απορριμμάτων. Η διαδικασία μηχανοχημικής επεξεργασίας σύμφωνα με την αξιούμενη μέθοδο λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία δωματίου. Η πρωτότυπη μέθοδος απαιτεί τη χρήση τόσο μεγάλης περίσσειας νιτρικού και θειικού οξέος που η κλιμάκωση της και η διασφάλιση της περιβαλλοντικής ασφάλειας είναι πολύ προβληματική.

Τα δεδομένα που παρουσιάζονται επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθόδου για την παραγωγή τροποποιημένων CNTs. Σε αυτή την περίπτωση, δεν χρησιμοποιούνται επιθετικά όξινα διαλύματα, όπως στην πρωτότυπη μέθοδο, και η απώλεια άνθρακα από νανοσωλήνες λόγω οξείδωσης σε διοξείδιο του άνθρακα (ανθρακικό σε αλκαλικό διάλυμα) πρακτικά απουσιάζει.

Έτσι, η προτεινόμενη μέθοδος καθιστά δυνατή την απόκτηση τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα που έχουν καλή διασπορά στο νερό και πολικούς οργανικούς διαλύτες, μπορούν εύκολα να κλιμακωθούν και διασφαλίζουν φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή.

1. Μια μέθοδος για την τροποποίηση νανοσωλήνων άνθρακα, συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας νανοσωλήνων άνθρακα με υδατικό διάλυμα οξειδωτικού παράγοντα, που χαρακτηρίζεται από το ότι η επεξεργασία νανοσωλήνων άνθρακα με υδατικό διάλυμα οξειδωτικού παράγοντα πραγματοποιείται ταυτόχρονα με μηχανική επεξεργασία και διάλυμα Το υπερθειικό ή υποχλωριώδες άλας χρησιμοποιείται ως οξειδωτικός παράγοντας σε pH μεγαλύτερο από 10 και ο οξειδωτικός παράγοντας λαμβάνεται σε ποσότητα, ισοδύναμη με 0,1 έως 1 g-άτομο ενεργού οξυγόνου ανά 1 g-άτομο νανοσωλήνων άνθρακα.

2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι η μηχανική επεξεργασία πραγματοποιείται με τη χρήση μύλου με χάντρες.

3. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι η περίσσεια υποχλωριώδους άλατος στο μίγμα της αντίδρασης σε ρΗ μεγαλύτερο από 10 απομακρύνεται με προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου.

Παρόμοια διπλώματα ευρεσιτεχνίας:

Η εφεύρεση αναφέρεται σε ένα πορώδες σύνθετο υλικό άνθρακα. Το πορώδες σύνθετο υλικό άνθρακα σχηματίζεται από (Α) ένα πορώδες υλικό άνθρακα που λαμβάνεται από ένα φυτικό υλικό που έχει περιεκτικότητα σε πυρίτιο (Si) 5% μάζας ή μεγαλύτερη ως πρώτη ύλη, με το εν λόγω πορώδες υλικό άνθρακα να έχει περιεκτικότητα σε πυρίτιο 1 wt. % ή λιγότερο, και (Β) ένα λειτουργικό υλικό που στηρίζεται σε πορώδες υλικό άνθρακα και έχει ειδική επιφάνεια 10 m2/g ή περισσότερο, όπως προσδιορίζεται από την προσρόφηση αζώτου με τη μέθοδο BET, και όγκο πόρων 0,1 cm3/g ή περισσότερο, το οποίο προσδιορίζεται με τη μέθοδο BJH και τη μέθοδο MP.

Η εφεύρεση αναφέρεται στη χημική βιομηχανία. Ανθρακο-μεταλλικό υλικό με τη μορφή μείγματος ινών άνθρακα και σωματιδίων νικελίου εγκλεισμένα σε αδόμητο άνθρακα με διάμετρο 10 έως 150 νανόμετρα λαμβάνεται με καταλυτική πυρόλυση αιθανόλης σε ατμοσφαιρική πίεση.

Η εφεύρεση μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή σύνθετων υλικών. Τα αρχικά νανοϋλικά άνθρακα, όπως οι νανοσωλήνες, οι νανοκλωστές ή οι νανοΐνες, υποβάλλονται σε επεξεργασία σε μείγμα νιτρικού και υδροχλωρικού οξέος σε θερμοκρασία 50-100°C για τουλάχιστον 20 λεπτά, πλένονται με νερό και στεγνώνονται.

Η εφεύρεση σχετίζεται με το πεδίο της φυσικής και της κολλοειδούς χημείας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παρασκευή πολυμερών συνθέσεων. Ένα λεπτώς διεσπαρμένο οργανικό εναιώρημα νανοδομών που περιέχουν μέταλλο άνθρακα λαμβάνεται από την αλληλεπίδραση νανοδομών και πολυαιθυλενικής πολυαμίνης.

Η εφεύρεση σχετίζεται με την πετροχημική βιομηχανία και τη χημεία πλάσματος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία πλάσματος και τη διάθεση απορριμμάτων διύλισης πετρελαίου. Η τροφοδοσία υγρού υδρογονάνθρακα 5 αποσυντίθεται από μια ηλεκτρική εκκένωση σε μια συσκευή εκκένωσης που βρίσκεται σε ένα θάλαμο κενού 6.

Η εφεύρεση σχετίζεται με το πεδίο της νανοτεχνολογίας και πιο συγκεκριμένα με μεθόδους πλήρωσης των εσωτερικών κοιλοτήτων νανοσωλήνων με χημικές ουσίες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πλήρωση των εσωτερικών κοιλοτήτων των νανοσωλήνων με την απαραίτητη ουσία όταν χρησιμοποιούνται με τη μορφή νανοδοχείων και για την παραγωγή νανοϋλικών με νέες χρήσιμες ιδιότητες.

Η εφεύρεση αναφέρεται σε μια ηλεκτρονική συσκευή γραφενίου. Η εύκαμπτη και ελαστική ηλεκτρονική συσκευή μετάδοσης φωτός περιλαμβάνει ένα πρώτο ηλεκτρόδιο γραφενίου, ένα δεύτερο ηλεκτρόδιο γραφενίου, έναν ημιαγωγό γραφενίου και ένα ηλεκτρόδιο γραφενίου ελέγχου τοποθετημένο μεταξύ του πρώτου και του δεύτερου ηλεκτροδίου γραφενίου και σε επαφή με τον ημιαγωγό γραφενίου.

Χρήση: για παραγωγή κλειστού κύκλου νέων προϊόντων νανοηλεκτρονικής. Η ουσία της εφεύρεσης έγκειται στο γεγονός ότι σε ένα νανοτεχνολογικό σύμπλεγμα που βασίζεται σε τεχνολογίες ιόντων και ανιχνευτών, συμπεριλαμβανομένου ενός θαλάμου διανομής με μέσα άντλησης, στον οποίο βρίσκεται ένας κεντρικός διανομέας ρομπότ με δυνατότητα αξονικής περιστροφής, που περιέχει μια λαβή φορέων υποστρώματος , ενώ ο θάλαμος διανομής περιέχει φλάντζες με τις οποίες συνδέεται με ένα θάλαμο φόρτωσης και μια μονάδα εμφύτευσης ιόντων, η σύλληψη των φορέων υποστρώματος έχει τη δυνατότητα να αλληλεπιδρά με τον θάλαμο φόρτωσης και τη μονάδα εμφύτευσης ιόντων, έχει εισαχθεί μια μονάδα μέτρησης, η οποία περιλαμβάνει ένα μικροσκόπιο ανιχνευτή σάρωσης και μια μονάδα δέσμης ιόντων με σύστημα εγχυτήρων αερίου, ενώ συνδέονται με τις φλάντζες του θαλάμου διανομής και έχουν την ικανότητα αλληλεπίδρασης με τη σύλληψη φορέων υποστρώματος.Οργανική φωτοβολταϊκή συσκευή, μέθοδος κατασκευής της και χρήση τροποποιητών που περιέχουν φθόριο για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών των οργανικών ηλιακών κυψελών // 2528416

Η εφεύρεση αναφέρεται στον τομέα των οργανικών ηλεκτρονικών, συγκεκριμένα σε οργανικές φωτοβολταϊκές συσκευές (ηλιακές μπαταρίες και φωτοανιχνευτές) που κατασκευάζονται με χρήση οργανικών ενώσεων που περιέχουν φθόριο ως τροποποιητικά πρόσθετα.

Η εφεύρεση αναφέρεται στο πεδίο της χημείας, της βιολογίας και της μοριακής ιατρικής, συγκεκριμένα σε μια μέθοδο για την παραγωγή ενός συστήματος νανομεγέθους για την παροχή τριφωσφορικών νουκλεοζιτών. Η μέθοδος περιλαμβάνει την τροποποίηση του φορέα, ο οποίος χρησιμοποιεί νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου που περιέχουν αμινοξέα μεγέθους έως και 24 nm, με επεξεργασία του τελευταίου με εστέρα Ν-υδροξυηλεκτριμιδίου ενός αλειφατικού αζιδοοξέος, και στη συνέχεια λαμβάνοντας ένα τροποποιημένο τριφωσφορικό νουκλεοζίτη (pppN) με επεξεργασία του latter. ένα μείγμα τριφαινυλοφωσφίνης/διθειοδιπυριδίνης, που ακολουθείται από επώαση του προκύπτοντος δραστικού παραγώγου pppN με 3-προπυνυλοξυπροπυλαμίνη και επακόλουθη ακινητοποίηση του τροποποιημένου pppN στα προκύπτοντα τροποποιημένα με αζίδιο νανοσωματίδια για 2-4 ώρες.

Η εφεύρεση μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη χημική βιομηχανία για λεπτό καθαρισμό μιγμάτων αερίων που περιέχουν υδρογόνο από οξείδια του άνθρακα με υδρογόνωση τους σε μεθάνιο. Η εφεύρεση αναφέρεται σε μια μέθοδο για την παραγωγή ενός καταλύτη για τη διαδικασία μεθανίωσης, συμπεριλαμβανομένου εμποτισμού ενός φορέα που βασίζεται σε ενεργό οξείδιο του αργιλίου με τη μορφή κόκκων σε ένα διάλυμα που περιέχει νιτρικό νικέλιο, που ακολουθείται από ξήρανση σε θερμοκρασία 100°C - 120° C και φρύξη σε θερμοκρασία 450°C-500°C του εμποτισμένου φορέα, ενώ ένα τροποποιητικό πρόσθετο εισάγεται στο διάλυμα νιτρικού νικελίου - ένα οργανικό οξύ με συγκέντρωση 0,5-20,0% κατά βάρος και ο τελικός καταλύτης περιέχει Μονοκρυσταλλίτες NiO με μέσο μέγεθος δείγματος που κυμαίνεται από 2-3 νανόμετρα, με συγκέντρωση NiO 12,0-25,0 wt.% και γ-Al2O3 - τα υπόλοιπα. Το τεχνικό αποτέλεσμα συνίσταται στη δημιουργία μιας μεθόδου για την παραγωγή ενός καταλύτη μεθανίωσης με αυξημένη αξιοπιστία και δραστηριότητα, επιτρέποντας τη μείωση του κόστους και τη συντόμευση του χρονικού διαστήματος για την εφαρμογή της μεθόδου. 2 μισθός αρχεία, 1 τραπέζι, 13 πρ.

Η εφεύρεση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα. Η μέθοδος τροποποίησης νανοσωλήνων άνθρακα περιλαμβάνει την επεξεργασία νανοσωλήνων άνθρακα με ένα υδατικό διάλυμα ενός οξειδωτικού παράγοντα, το οποίο είναι ένα διάλυμα υπερθειικού ή υποχλωριώδους άλατος σε pH μεγαλύτερο από 10, που πραγματοποιείται ταυτόχρονα με μηχανική επεξεργασία. Η εφεύρεση καθιστά δυνατή την απόκτηση τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα με καλή διασπορά σε νερό και πολικούς οργανικούς διαλύτες με χαμηλή κατανάλωση αντιδραστηρίων σε σύγκριση με γνωστές μεθόδους. 2 μισθός f-ly, 2 λεωφ.

Η ενέργεια είναι μια σημαντική βιομηχανία που παίζει τεράστιο ρόλο στη ζωή του ανθρώπου. Η ενεργειακή κατάσταση στη χώρα εξαρτάται από το έργο πολλών επιστημόνων σε αυτόν τον κλάδο. Σήμερα αναζητούν αυτούς τους σκοπούς, είναι έτοιμοι να χρησιμοποιήσουν οτιδήποτε, από το φως του ήλιου και το νερό μέχρι την ενέργεια του αέρα. Ο εξοπλισμός που μπορεί να παράγει ενέργεια από το περιβάλλον εκτιμάται ιδιαίτερα.

Γενικές πληροφορίες

Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι μακρά, ελασματοποιημένα επίπεδα γραφίτη που έχουν κυλινδρικό σχήμα. Κατά κανόνα, το πάχος τους φτάνει αρκετές δεκάδες νανόμετρα, με μήκος αρκετά εκατοστά. Στο τέλος των νανοσωλήνων σχηματίζεται μια σφαιρική κεφαλή, η οποία είναι ένα από τα μέρη του φουλερενίου.

Υπάρχουν δύο τύποι νανοσωλήνων άνθρακα: οι μεταλλικοί και οι ημιαγωγοί. Η κύρια διαφορά τους είναι η αγωγιμότητα του ρεύματος. Ο πρώτος τύπος μπορεί να μεταφέρει ρεύμα σε θερμοκρασία ίση με 0ºС και ο δεύτερος - μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες.

Νανοσωλήνες άνθρακα: ιδιότητες

Τα περισσότερα σύγχρονα πεδία, όπως η εφαρμοσμένη χημεία ή η νανοτεχνολογία, συνδέονται με νανοσωλήνες, οι οποίοι έχουν δομή πλαισίου άνθρακα. Τι είναι? Αυτή η δομή αναφέρεται σε μεγάλα μόρια που συνδέονται μεταξύ τους μόνο με άτομα άνθρακα. Οι νανοσωλήνες άνθρακα, των οποίων οι ιδιότητες βασίζονται σε ένα κλειστό κέλυφος, εκτιμώνται ιδιαίτερα. Επιπλέον, αυτοί οι σχηματισμοί έχουν κυλινδρικό σχήμα. Τέτοιοι σωλήνες μπορούν να ληφθούν τυλίγοντας ένα φύλλο γραφίτη ή να αναπτυχθούν από έναν συγκεκριμένο καταλύτη. Οι νανοσωλήνες άνθρακα, οι φωτογραφίες των οποίων παρουσιάζονται παρακάτω, έχουν μια ασυνήθιστη δομή.

Έρχονται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη: μονής και πολλαπλής στρώσης, ίσια και καμπύλα. Παρά το γεγονός ότι οι νανοσωλήνες φαίνονται αρκετά εύθραυστοι, είναι ένα ισχυρό υλικό. Ως αποτέλεσμα πολλών μελετών, διαπιστώθηκε ότι έχουν ιδιότητες όπως τέντωμα και κάμψη. Υπό την επίδραση σοβαρών μηχανικών φορτίων, τα στοιχεία δεν σχίζονται ούτε σπάνε, δηλαδή μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικές τάσεις.

Τοξικότητα

Ως αποτέλεσμα πολλαπλών μελετών, διαπιστώθηκε ότι οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να προκαλέσουν τα ίδια προβλήματα με τις ίνες αμιάντου, δηλαδή να εμφανιστούν διάφοροι κακοήθεις όγκοι, καθώς και καρκίνος του πνεύμονα. Ο βαθμός αρνητικής επίδρασης του αμιάντου εξαρτάται από τον τύπο και το πάχος των ινών του. Δεδομένου ότι οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι μικροί σε βάρος και μέγεθος, εισέρχονται εύκολα στο ανθρώπινο σώμα μαζί με τον αέρα. Στη συνέχεια, εισέρχονται στον υπεζωκότα και εισέρχονται στο στήθος και με την πάροδο του χρόνου προκαλούν διάφορες επιπλοκές. Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν ένα πείραμα και πρόσθεσαν σωματίδια νανοσωλήνων στην τροφή των ποντικών. Προϊόντα μικρής διαμέτρου πρακτικά δεν έμειναν στο σώμα, αλλά μεγαλύτερα έσκαβαν στα τοιχώματα του στομάχου και προκάλεσαν διάφορες ασθένειες.

Μέθοδοι παραλαβής

Σήμερα, υπάρχουν οι ακόλουθες μέθοδοι για την παραγωγή νανοσωλήνων άνθρακα: φορτίο τόξου, κατάλυση, εναπόθεση ατμών.

Εκκένωση ηλεκτρικού τόξου. Λήψη (οι νανοσωλήνες άνθρακα περιγράφονται σε αυτό το άρθρο) ηλεκτρικού φορτίου στο πλάσμα, το οποίο καίγεται χρησιμοποιώντας ήλιο. Αυτή η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας ειδικό τεχνικό εξοπλισμό για την παραγωγή φουλερενίων. Αλλά αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί άλλους τρόπους καύσης τόξου. Για παράδειγμα, μειώνεται και χρησιμοποιούνται επίσης κάθοδοι τεράστιου πάχους. Για να δημιουργηθεί μια ατμόσφαιρα ηλίου, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η πίεση αυτού του χημικού στοιχείου. Οι νανοσωλήνες άνθρακα παράγονται με ψεκασμό. Για να αυξηθεί ο αριθμός τους, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ένας καταλύτης στη ράβδο γραφίτη. Τις περισσότερες φορές είναι ένα μείγμα διαφορετικών μεταλλικών ομάδων. Στη συνέχεια, η πίεση και η μέθοδος ψεκασμού αλλάζουν. Έτσι, προκύπτει ένα κοίτασμα καθόδου, όπου σχηματίζονται νανοσωλήνες άνθρακα. Τα τελικά προϊόντα αναπτύσσονται κάθετα προς την κάθοδο και συλλέγονται σε δέσμες. Έχουν μήκος 40 μικρά.

Εκτομή. Αυτή η μέθοδος επινοήθηκε από τον Richard Smalley. Η ουσία του είναι να εξατμίζει διαφορετικές επιφάνειες γραφίτη σε έναν αντιδραστήρα που λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι νανοσωλήνες άνθρακα σχηματίζονται από την εξάτμιση του γραφίτη στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα.

Ψύχονται και συλλέγονται χρησιμοποιώντας μια επιφάνεια ψύξης. Εάν στην πρώτη περίπτωση, ο αριθμός των στοιχείων ήταν ίσος με 60%, τότε με αυτή τη μέθοδο το ποσοστό αυξήθηκε κατά 10%. Το κόστος της μεθόδου απορρόφησης λέιζερ είναι πιο ακριβό από όλες τις άλλες. Κατά κανόνα, οι νανοσωλήνες μονού τοιχώματος λαμβάνονται με αλλαγή της θερμοκρασίας της αντίδρασης.

Εναπόθεση ατμών. Η μέθοδος εναπόθεσης ατμού άνθρακα εφευρέθηκε στα τέλη της δεκαετίας του '50. Αλλά κανείς δεν φανταζόταν καν ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή νανοσωλήνων άνθρακα. Έτσι, πρώτα πρέπει να προετοιμάσετε την επιφάνεια με τον καταλύτη. Μπορεί να είναι μικρά σωματίδια διαφόρων μετάλλων, για παράδειγμα, κοβάλτιο, νικέλιο και πολλά άλλα. Οι νανοσωλήνες αρχίζουν να αναδύονται από το στρώμα του καταλύτη. Το πάχος τους εξαρτάται άμεσα από το μέγεθος του καταλυτικού μετάλλου. Η επιφάνεια θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες και στη συνέχεια παρέχεται αέριο που περιέχει άνθρακα. Ανάμεσά τους είναι το μεθάνιο, η ακετυλίνη, η αιθανόλη κ.λπ. Η αμμωνία χρησιμεύει ως πρόσθετο τεχνικό αέριο. Αυτή η μέθοδος παραγωγής νανοσωλήνων είναι η πιο κοινή. Η ίδια η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε διάφορες βιομηχανικές επιχειρήσεις, λόγω των οποίων δαπανώνται λιγότεροι οικονομικοί πόροι για την παραγωγή μεγάλου αριθμού σωλήνων. Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι μπορούν να ληφθούν κατακόρυφα στοιχεία από οποιαδήποτε μεταλλικά σωματίδια που χρησιμεύουν ως καταλύτης. Η παραγωγή (οι νανοσωλήνες άνθρακα περιγράφονται από όλες τις πλευρές) κατέστη δυνατή χάρη στην έρευνα του Suomi Iijima, ο οποίος παρατήρησε την εμφάνισή τους στο μικροσκόπιο ως αποτέλεσμα της σύνθεσης άνθρακα.

Κύριοι τύποι

Τα στοιχεία άνθρακα ταξινομούνται με βάση τον αριθμό των στρωμάτων. Ο απλούστερος τύπος είναι οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος. Καθένα από αυτά έχει πάχος περίπου 1 nm και το μήκος τους μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερο. Αν λάβουμε υπόψη τη δομή, το προϊόν μοιάζει με τύλιγμα γραφίτη χρησιμοποιώντας ένα εξαγωνικό πλέγμα. Στις κορυφές του υπάρχουν άτομα άνθρακα. Έτσι, ο σωλήνας έχει το σχήμα ενός κυλίνδρου, ο οποίος δεν έχει ραφές. Το πάνω μέρος των συσκευών κλείνει με καπάκια που αποτελούνται από μόρια φουλερενίου.

Ο επόμενος τύπος είναι οι νανοσωλήνες άνθρακα με πολλά τοιχώματα. Αποτελούνται από πολλά στρώματα γραφίτη, τα οποία διπλώνονται σε σχήμα κυλίνδρου. Μεταξύ τους διατηρείται απόσταση 0,34 nm. Αυτός ο τύπος δομής περιγράφεται με δύο τρόπους. Σύμφωνα με την πρώτη, οι πολυστρωματικοί σωλήνες είναι αρκετοί σωλήνες μονής στρώσης φωλιασμένοι ο ένας μέσα στον άλλο, που μοιάζει με κούκλα φωλιάσματος. Σύμφωνα με το δεύτερο, οι νανοσωλήνες πολλαπλών τοιχωμάτων είναι ένα φύλλο γραφίτη που τυλίγεται γύρω του αρκετές φορές, παρόμοια με μια διπλωμένη εφημερίδα.

Νανοσωλήνες άνθρακα: εφαρμογή

Τα στοιχεία είναι ένας εντελώς νέος εκπρόσωπος της κατηγορίας των νανοϋλικών.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, έχουν μια δομή πλαισίου, η οποία διαφέρει στις ιδιότητες από τον γραφίτη ή το διαμάντι. Γι' αυτό χρησιμοποιούνται πολύ πιο συχνά από άλλα υλικά.

Λόγω χαρακτηριστικών όπως η αντοχή, η κάμψη, η αγωγιμότητα, χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς:

ως πρόσθετα σε πολυμερή.
καταλύτης για συσκευές φωτισμού, καθώς και επίπεδες οθόνες και σωλήνες σε δίκτυα τηλεπικοινωνιών.
ως απορροφητής ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
για μετατροπή ενέργειας?
παραγωγή ανοδίων σε διάφορους τύπους μπαταριών.
αποθήκευση υδρογόνου;
κατασκευή αισθητήρων και πυκνωτών.
παραγωγή σύνθετων υλικών και ενίσχυση της δομής και των ιδιοτήτων τους.

Για πολλά χρόνια, οι νανοσωλήνες άνθρακα, των οποίων οι εφαρμογές δεν περιορίζονται σε μια συγκεκριμένη βιομηχανία, έχουν χρησιμοποιηθεί στην επιστημονική έρευνα. Το υλικό αυτό έχει αδύναμη θέση στην αγορά, καθώς υπάρχουν προβλήματα με την παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Ένα άλλο σημαντικό σημείο είναι το υψηλό κόστος των νανοσωλήνων άνθρακα, το οποίο είναι περίπου $120 ανά γραμμάριο μιας τέτοιας ουσίας.

Χρησιμοποιούνται ως βασικό στοιχείο στην παραγωγή πολλών σύνθετων υλικών, τα οποία χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πολλών αθλητικών ειδών. Ένας άλλος κλάδος είναι η αυτοκινητοβιομηχανία. Η λειτουργικότητα των νανοσωλήνων άνθρακα σε αυτήν την περιοχή καταλήγει στην παροχή αγώγιμων ιδιοτήτων στα πολυμερή.

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας των νανοσωλήνων είναι αρκετά υψηλός, επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συσκευή ψύξης για διάφορους μαζικούς εξοπλισμούς. Χρησιμοποιούνται επίσης για την κατασκευή άκρων που συνδέονται σε σωλήνες ανιχνευτή.

Ο πιο σημαντικός τομέας εφαρμογής είναι η τεχνολογία των υπολογιστών. Χάρη στους νανοσωλήνες δημιουργούνται ιδιαίτερα επίπεδες οθόνες. Χρησιμοποιώντας τα, μπορείτε να μειώσετε σημαντικά τις συνολικές διαστάσεις του ίδιου του υπολογιστή, καθώς και να αυξήσετε την τεχνική του απόδοση. Ο έτοιμος εξοπλισμός θα είναι αρκετές φορές ανώτερος από τις τρέχουσες τεχνολογίες. Με βάση αυτές τις μελέτες, μπορούν να δημιουργηθούν λυχνίες εικόνας υψηλής τάσης.

Με την πάροδο του χρόνου, οι σωλήνες θα χρησιμοποιηθούν όχι μόνο στα ηλεκτρονικά, αλλά και στον ιατρικό και ενεργειακό τομέα.

Παραγωγή

Οι σωλήνες άνθρακα, η παραγωγή των οποίων χωρίζεται σε δύο τύπους, είναι άνισα κατανεμημένοι.

Δηλαδή, τα MWNT παράγονται πολύ περισσότερο από τα SWNT. Ο δεύτερος τύπος γίνεται σε περίπτωση επείγουσας ανάγκης. Διάφορες εταιρείες παράγουν συνεχώς νανοσωλήνες άνθρακα. Αλλά πρακτικά δεν είναι σε ζήτηση, καθώς το κόστος τους είναι πολύ υψηλό.

Οι ηγέτες παραγωγής

Σήμερα, την ηγετική θέση στην παραγωγή νανοσωλήνων άνθρακα κατέχουν οι ασιατικές χώρες, οι οποίες είναι 3 φορές υψηλότερες από ό,τι σε άλλες χώρες της Ευρώπης και της Αμερικής. Ειδικότερα, η Ιαπωνία ασχολείται με την παραγωγή MWNTs. Αλλά άλλες χώρες, όπως η Κορέα και η Κίνα, δεν είναι σε καμία περίπτωση κατώτερες σε αυτόν τον δείκτη.

Παραγωγή στη Ρωσία

Η εγχώρια παραγωγή νανοσωλήνων άνθρακα υστερεί σημαντικά σε σχέση με άλλες χώρες. Στην πραγματικότητα, όλα εξαρτώνται από την ποιότητα της έρευνας που διεξάγεται σε αυτόν τον τομέα. Δεν υπάρχουν αρκετοί οικονομικοί πόροι που διατίθενται εδώ για τη δημιουργία επιστημονικών και τεχνολογικών κέντρων στη χώρα. Πολλοί άνθρωποι δεν αποδέχονται τις εξελίξεις στη νανοτεχνολογία επειδή δεν γνωρίζουν πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία. Επομένως, η μετάβαση της οικονομίας σε νέο δρόμο είναι αρκετά δύσκολη.

Ως εκ τούτου, ο Πρόεδρος της Ρωσίας εξέδωσε διάταγμα που υποδεικνύει τις διαδρομές ανάπτυξης για διάφορους τομείς της νανοτεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένων των στοιχείων άνθρακα. Για τους σκοπούς αυτούς δημιουργήθηκε ειδικό πρόγραμμα ανάπτυξης και τεχνολογίας.

Για να διασφαλιστεί ότι όλα τα σημεία της παραγγελίας πραγματοποιήθηκαν, δημιουργήθηκε η εταιρεία Rusnanotech. Για τη λειτουργία του διατέθηκε σημαντικό ποσό από τον κρατικό προϋπολογισμό. Είναι αυτή που θα πρέπει να ελέγχει τη διαδικασία ανάπτυξης, παραγωγής και βιομηχανικής εφαρμογής νανοσωλήνων άνθρακα. Το ποσό που θα διατεθεί θα δαπανηθεί για τη δημιουργία διαφόρων ερευνητικών ιδρυμάτων και εργαστηρίων και θα ενισχύσει επίσης το υπάρχον έργο εγχώριων επιστημόνων. Αυτά τα κεφάλαια θα χρησιμοποιηθούν επίσης για την αγορά εξοπλισμού υψηλής ποιότητας για την παραγωγή νανοσωλήνων άνθρακα. Αξίζει επίσης να φροντίσετε εκείνες τις συσκευές που θα προστατεύσουν την ανθρώπινη υγεία, καθώς αυτό το υλικό προκαλεί πολλές ασθένειες.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το όλο πρόβλημα είναι η άντληση κεφαλαίων. Οι περισσότεροι επενδυτές δεν θέλουν να επενδύσουν σε επιστημονικές εξελίξεις, ειδικά για μεγάλο χρονικό διάστημα. Όλοι οι επιχειρηματίες θέλουν να βλέπουν κέρδη, αλλά η νανοανάπτυξη μπορεί να πάρει χρόνια. Αυτό είναι που απωθεί τους εκπροσώπους των μικρομεσαίων επιχειρήσεων. Επιπλέον, χωρίς κρατικές επενδύσεις δεν θα είναι δυνατή η πλήρης έναρξη της παραγωγής νανοϋλικών.

Ένα άλλο πρόβλημα είναι η έλλειψη νομικού πλαισίου, καθώς δεν υπάρχει ενδιάμεση σύνδεση μεταξύ των διαφορετικών επιπέδων επιχειρήσεων. Επομένως, οι νανοσωλήνες άνθρακα, η παραγωγή των οποίων δεν είναι σε ζήτηση στη Ρωσία, απαιτούν όχι μόνο οικονομικές, αλλά και πνευματικές επενδύσεις. Μέχρι στιγμής, η Ρωσική Ομοσπονδία απέχει πολύ από τις ασιατικές χώρες που πρωτοστατούν στην ανάπτυξη των νανοτεχνολογιών.

Σήμερα, οι εξελίξεις σε αυτόν τον κλάδο πραγματοποιούνται στις χημικές σχολές διαφόρων πανεπιστημίων στη Μόσχα, στο Ταμπόφ, στην Αγία Πετρούπολη, στο Νοβοσιμπίρσκ και στο Καζάν. Οι κορυφαίοι παραγωγοί νανοσωλήνων άνθρακα είναι η εταιρεία Granat και το εργοστάσιο Tambov Komsomolets.

Θετικές και αρνητικές πλευρές

Μεταξύ των πλεονεκτημάτων είναι οι ειδικές ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα. Είναι ένα ανθεκτικό υλικό που δεν καταρρέει υπό μηχανική καταπόνηση. Επιπλέον, λειτουργούν καλά στην κάμψη και το τέντωμα. Αυτό κατέστη δυνατό χάρη στη δομή του κλειστού πλαισίου. Η χρήση τους δεν περιορίζεται σε έναν κλάδο. Οι σωλήνες έχουν βρει εφαρμογή στην αυτοκινητοβιομηχανία, την ηλεκτρονική, την ιατρική και την ενέργεια.

Ένα τεράστιο μειονέκτημα είναι οι αρνητικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία.

Τα σωματίδια νανοσωλήνων που εισέρχονται στο ανθρώπινο σώμα οδηγούν στην εμφάνιση κακοήθων όγκων και καρκίνου.

Μια ουσιαστική πτυχή είναι η χρηματοδότηση αυτού του κλάδου. Πολλοί άνθρωποι δεν θέλουν να επενδύσουν στην επιστήμη γιατί χρειάζεται πολύς χρόνος για να βγάλεις κέρδος. Και χωρίς τη λειτουργία ερευνητικών εργαστηρίων, η ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας είναι αδύνατη.

συμπέρασμα

Οι νανοσωλήνες άνθρακα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στις καινοτόμες τεχνολογίες. Πολλοί ειδικοί προβλέπουν την ανάπτυξη αυτής της βιομηχανίας τα επόμενα χρόνια. Θα υπάρξει σημαντική αύξηση των παραγωγικών δυνατοτήτων, που θα οδηγήσει σε μείωση του κόστους των αγαθών. Με τη μείωση των τιμών, οι σωλήνες θα έχουν μεγάλη ζήτηση και θα γίνουν απαραίτητο υλικό για πολλές συσκευές και εξοπλισμό.

Έτσι, ανακαλύψαμε ποια είναι αυτά τα προϊόντα.

· Εφαρμογή · Τοξική επίδραση · Σχετικά άρθρα · Σχόλια · Σημειώσεις · Λογοτεχνία · Επίσημος ιστότοπος ·

Σχέδια δομής διαφόρων τροποποιήσεων άνθρακα
ένα: διαμάντι, σι: γραφίτης, ντο: lonsdaleite
ρε: φουλερέν - buckyball C 60, μι: φουλερένιο C 540, φά: φουλερένιο C 70
σολ: άμορφος άνθρακας, η: νανοσωλήνας άνθρακα

Περισσότερες λεπτομέρειες: Αλλοτροπία άνθρακα

Κρυσταλλικός άνθρακας

διαμάντι
Γραφένιο
γραφίτης
Carbin
lonsdaleite
Νανοδιαμάντι
Φουλερένια
Φουλερίτης
Ινα άνθρακα
Νανοΐνες άνθρακα
Νανοσωλήνες άνθρακα

Άμορφος άνθρακας

Ενεργός άνθρακας
Ξυλάνθρακας
Απολιθωμένος άνθρακας: ανθρακίτης κ.λπ.
Οπτάνθρακας άνθρακας, οπτάνθρακας πετρελαίου κ.λπ.
Γυάλινος άνθρακας
Μαύρο άνθρακα
Νανοαφρός άνθρακα

Στην πράξη, γενικά, οι άμορφες μορφές που αναφέρονται παραπάνω είναι χημικές ενώσεις με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, παρά η καθαρή αλλοτροπική μορφή άνθρακα.

Μορφές συμπλέγματος

Astralens
Dicarbon
Νανοκώνοι άνθρακα

Δομή

Τα τροχιακά ηλεκτρονίων ενός ατόμου άνθρακα μπορούν να έχουν διαφορετικές γεωμετρίες, με βάση τον βαθμό υβριδισμού των τροχιακών ηλεκτρονίων του. Υπάρχουν τρεις βασικές γεωμετρίες του ατόμου άνθρακα.

τετραεδρικό, που σχηματίζεται με ανάμειξη ενός s- και τριών p-ηλεκτρονίων (υβριδισμός sp 3). Το άτομο άνθρακα βρίσκεται στο κέντρο του τετραέδρου, συνδεδεμένο με τέσσερις ισοδύναμους δεσμούς με άνθρακα ή άλλα άτομα στις κορυφές του τετραέδρου. Οι αλλοτροπικές τροποποιήσεις άνθρακα διαμάντι και λονσδαλεΐτης αντιστοιχούν σε αυτή τη γεωμετρία του ατόμου άνθρακα. Ο άνθρακας εμφανίζει τέτοιο υβριδισμό, για παράδειγμα, σε μεθάνιο και άλλους υδρογονάνθρακες.
τριγωνικό, που σχηματίζεται με ανάμειξη ενός s- και δύο τροχιακών ηλεκτρονίων p (υβριδισμός sp 2). Το άτομο άνθρακα έχει τρεις ισοδύναμους δεσμούς που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο υπό γωνία 120° μεταξύ τους. Το ρ-τροχιακό, το οποίο δεν εμπλέκεται στον υβριδισμό και βρίσκεται κάθετα στο επίπεδο -δεσμού, χρησιμοποιείται για να σχηματίσει -δεσμούς με άλλα άτομα. Αυτή η γεωμετρία άνθρακα είναι χαρακτηριστική του γραφίτη, της φαινόλης κ.λπ.
διγώνιο, που σχηματίζεται με ανάμειξη ενός s- και ενός p-ηλεκτρονίων (sp-υβριδισμός). Επιπλέον, δύο νέφη ηλεκτρονίων επιμηκύνονται κατά την ίδια κατεύθυνση και μοιάζουν με ασύμμετρους αλτήρες. Τα άλλα δύο p ηλεκτρόνια δημιουργούν -δεσμούς. Ο άνθρακας με μια τέτοια ατομική γεωμετρία σχηματίζει μια ειδική αλλοτροπική τροποποίηση - Carbyne.

Το 2010, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Νότιγχαμ, Stephen Liddle και οι συνεργάτες του έλαβαν μια ένωση (μονομερές διλιθιομεθάνιο) στην οποία τέσσερις δεσμοί ατόμων άνθρακα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Η πιθανότητα «επίπεδου άνθρακα» είχε προβλεφθεί για την ουσία από τον Paul von Schleyer, αλλά δεν συντέθηκε.

Γραφίτης και διαμάντι

Οι κύριες και καλά μελετημένες αλλοτροπικές τροποποιήσεις του άνθρακα είναι το διαμάντι και ο γραφίτης. Υπό κανονικές συνθήκες, μόνο ο γραφίτης είναι θερμοδυναμικά σταθερός, ενώ το διαμάντι και άλλες μορφές είναι μετασταθερές. Σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασίες πάνω από 1200 K, το διαμάντι αρχίζει να μετατρέπεται σε γραφίτη· πάνω από τους 2100 K, ο μετασχηματισμός γίνεται σε δευτερόλεπτα. Μετάβαση H 0 - 1,898 kJ/mol. Σε κανονική πίεση, ο άνθρακας εξαχνώνεται στους 3.780 K. Ο υγρός άνθρακας υπάρχει μόνο σε μια ορισμένη εξωτερική πίεση. Τριπλά σημεία: γραφίτης-υγρό-ατμός T = 4130 K, R= 10,7 MPa. Η άμεση μετάβαση του γραφίτη σε διαμάντι συμβαίνει στους 3000 K και πίεση 11-12 GPa.

Σε πιέσεις άνω των 60 GPa, υποτίθεται ο σχηματισμός μιας πολύ πυκνής τροποποίησης C III (πυκνότητα 15-20% μεγαλύτερη από την πυκνότητα του διαμαντιού), η οποία έχει μεταλλική αγωγιμότητα. Σε υψηλές πιέσεις και σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (περίπου 1.200 K), σχηματίζεται μια εξαγωνική τροποποίηση άνθρακα με κρυσταλλικό πλέγμα τύπου wurtzite - lonsdaleite (a = 0,252 nm, c = 0,412 nm, διαστημική ομάδα) από εξαιρετικά προσανατολισμένο γραφίτη P6 3 /mmc), πυκνότητα 3,51 g/cm, δηλαδή ίδια με αυτή του διαμαντιού. Ο Lonsdaleite βρίσκεται επίσης σε μετεωρίτες.

Διαμάντια υπερδιασποράς (νανοδιαμάντια)

Στη δεκαετία του 1980 Στην ΕΣΣΔ, διαπιστώθηκε ότι υπό συνθήκες δυναμικής φόρτωσης υλικών που περιέχουν άνθρακα, μπορούν να σχηματιστούν δομές που μοιάζουν με διαμάντια, που ονομάζονται εξαιρετικά λεπτά διαμάντια (UDD). Σήμερα, ο όρος «νανοδιαμάντια» χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο. Το μέγεθος των σωματιδίων σε τέτοια υλικά είναι μερικά νανόμετρα. Οι συνθήκες για το σχηματισμό UDD μπορούν να πραγματοποιηθούν κατά την έκρηξη εκρηκτικών με σημαντικό αρνητικό ισοζύγιο οξυγόνου, για παράδειγμα, μείγματα TNT με εξογόνο. Τέτοιες συνθήκες μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν κατά τις κρούσεις ουράνιων σωμάτων στην επιφάνεια της Γης παρουσία υλικών που περιέχουν άνθρακα (οργανική ύλη, τύρφη, άνθρακας κ.λπ.). Έτσι, στη ζώνη πτώσης του μετεωρίτη Tunguska, ανακαλύφθηκαν UDA στο δάσος.

Carbin

Η κρυσταλλική τροποποίηση του άνθρακα του εξαγωνικού συστήματος με δομή αλυσίδας μορίων ονομάζεται Carbyne. Οι αλυσίδες έχουν είτε δομή πολυενίου (-CC-) είτε δομή πολυσωρευτηρίου (=C=C=). Είναι γνωστές αρκετές μορφές καρβίνης, που διαφέρουν ως προς τον αριθμό των ατόμων στο μοναδιαίο κύτταρο, τα μεγέθη και την πυκνότητα των κυττάρων (2,68-3,30 g/cm). Η καρβίνη εμφανίζεται στη φύση με τη μορφή του ορυκτού χαοίτη (λευκές φλέβες και εγκλείσματα σε γραφίτη) και λαμβάνεται τεχνητά - με οξειδωτική αφυδροπολυσυμπύκνωση ακετυλενίου, από τη δράση ακτινοβολίας λέιζερ στον γραφίτη, από υδρογονάνθρακες ή CCl 4 σε πλάσμα χαμηλής θερμοκρασίας.

Το Carbin είναι μια λεπτή κρυσταλλική μαύρη σκόνη (πυκνότητα 1,9-2 g/cm) και έχει ημιαγωγικές ιδιότητες. Λαμβάνεται υπό τεχνητές συνθήκες από μακριές αλυσίδες ατόμων άνθρακα που βρίσκονται παράλληλα μεταξύ τους.

Το Carbyne είναι ένα γραμμικό πολυμερές άνθρακα. Στο μόριο της καρβίνης, τα άτομα άνθρακα συνδέονται σε αλυσίδες εναλλάξ είτε με τριπλούς και απλούς δεσμούς (δομή πολυενίου) είτε μόνιμα με διπλούς δεσμούς (δομή πολυσωρίνης). Αυτή η ουσία ελήφθη για πρώτη φορά από τους Σοβιετικούς χημικούς V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin και Yu.P. Kudryavtsev στις αρχές της δεκαετίας του '60. στο Ινστιτούτο Ενώσεων Οργανοστοιχείων της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Το Carbyne έχει ημιαγώγιμες ιδιότητες και η αγωγιμότητά του αυξάνεται πολύ όταν εκτίθεται στο φως. Η πρώτη πρακτική εφαρμογή βασίζεται σε αυτή την ιδιότητα - στα φωτοκύτταρα.

Φουλερένια και Νανοσωλήνες άνθρακα

Ο άνθρακας είναι επίσης γνωστός με τη μορφή σωματιδίων συστάδας C 60, C 70, C 80, C 90, C 100 και παρόμοιων (Fullerenes), και επιπλέον γραφενίων, νανοσωλήνων και πολύπλοκων δομών - αστραλενίων.

Άμορφος άνθρακας (δομή)

Η δομή του άμορφου άνθρακα βασίζεται στην άτακτη δομή του μονοκρυσταλλικού (που περιέχει πάντα ακαθαρσίες) γραφίτη. Αυτά είναι οπτάνθρακας, καφέ και μαύροι άνθρακας, αιθάλη, αιθάλη, ενεργός άνθρακας.

Γραφένιο

Περισσότερες λεπτομέρειες: Γραφένιο

Το γραφένιο είναι μια δισδιάστατη αλλοτροπική τροποποίηση του άνθρακα, που σχηματίζεται από ένα στρώμα ατόμων άνθρακα πάχους ενός ατόμου, συνδεδεμένο μέσω δεσμών sp σε ένα εξαγωνικό δισδιάστατο κρυσταλλικό πλέγμα.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι γνωστοί για τις μοναδικές μηχανικές, ηλεκτρικές και θερμικές τους ιδιότητες, κατάλληλες για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών πολυμερών. Ο συντελεστής Young 1000 GPa και η αντοχή εφελκυσμού 60 GPa μετρήθηκαν στη μεμονωμένη δομή. Αυτοί οι δείκτες είναι αρκετές τάξεις μεγέθους υψηλότεροι από εκείνους των συμβατικών πλαστικών μηχανικής. Η υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα καθορίστηκε επίσης πειραματικά, με τις τιμές τους να πλησιάζουν ή να υπερβαίνουν αυτές των μετάλλων. Αυτός ο συνδυασμός ιδιοτήτων και μορφής προϊόντος, συμβατός με τις σύγχρονες τεχνολογίες επεξεργασίας πολυμερών, εξασφαλίζει τη δημιουργία νέων δομικών υλικών.

Εμπορική Εφαρμογή
Η χρήση νανοσωλήνων άνθρακα για την απόδοση αντιστατικών και αγώγιμων ιδιοτήτων στα πολυμερή είναι πλέον εμπορική πρακτική και επεκτείνεται σε βιομηχανίες όπως η ηλεκτρονική και η αυτοκινητοβιομηχανία. Το Σχήμα 1 δείχνει μια τυπική εικόνα της αγωγιμότητας ενός μηχανικού θερμοπλαστικού. Η πλήρωση για την επίτευξη ηλεκτρικής μετάδοσης στην περίπτωση νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων μπορεί να είναι 5-10 φορές χαμηλότερη από ό,τι για την αγώγιμη αιθάλη. Παρόμοιες συγκρίσεις γίνονται σε θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες όπως οι εποξειδικές, αλλά σε σημαντικά χαμηλότερη πλήρωση. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί με τη θεωρία διήθησης: μια διαδρομή για τη ροή ηλεκτρονίων δημιουργείται όταν τα σωματίδια είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο ή έχουν φτάσει στο κατώφλι διήθησης. Οι κατασκευές ινών με υψηλή αναλογία (μήκος/διάμετρος) αυξάνουν τον αριθμό των ηλεκτρικών επαφών και παρέχουν μια πιο ομοιόμορφη διαδρομή. Η γεωμετρική αναλογία των νανοσωλήνων υδρογονάνθρακα στο τελικό προϊόν (όπως εξαρτήματα χυτευμένα με έγχυση) είναι συνήθως μεγαλύτερη από 100 σε σύγκριση με τις κοντές ίνες άνθρακα (<30) и техническим углеродом (>1). Αυτό εξηγεί τη χαμηλότερη δόση που απαιτείται για μια δεδομένη ειδική αντίσταση. Η συμπεριφορά διήθησης μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της ρητίνης, το ιξώδες και τη μέθοδο επεξεργασίας πολυμερούς.

Ρύζι. 1. Εξάρτηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας από την περιεκτικότητα σε ανθρακονήματα πλήρωσης: νανοσωλήνες άνθρακα, αιθάλης υψηλής αγωγιμότητας, τυπική αιθάλη.

Η μειωμένη περιεκτικότητα πληρωτικού μπορεί να προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, όπως βελτιωμένη ικανότητα επεξεργασίας, εμφάνιση επιφάνειας, μειωμένη χαλάρωση και αυξημένη ικανότητα διατήρησης των μηχανικών ιδιοτήτων του αρχικού πολυμερούς. Αυτά τα πλεονεκτήματα επέτρεψαν την εισαγωγή νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων σε εφαρμογές αγώγιμου πολυμερούς, Πίνακας 1. Σε αυτές τις εφαρμογές, μπορούν να ανταγωνιστούν πρόσθετα όπως αιθάλης υψηλής αγωγιμότητας και ανθρακονήματα σε βάση κόστους/απόδοσης ή βάσει μοναδικών χαρακτηριστικά που δεν είναι δυνατόν να επιτευχθούν ή να ταιριάζουν με τις προδιαγραφές του προϊόντος.

Πίνακας 1. Εμπορικές εφαρμογές αγώγιμων πολυμερών με νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων.

Αγορά	Εφαρμογή	Ιδιότητες συνθέσεων με βάση τους νανοσωλήνες άνθρακα
Αυτοκίνητα	Μέρη συστήματος καυσίμου και γραμμές καυσίμου (συνδέσεις, εξαρτήματα αντλίας, δακτύλιοι Ο, σωλήνες), εξωτερικά μέρη αμαξώματος για ηλεκτροβαφή (προφυλακτήρες, περιβλήματα καθρεφτών, καπάκια δεξαμενής καυσίμου)	Βελτιωμένη ισορροπία ιδιοτήτων σε σύγκριση με την αιθάλη, δυνατότητα ανακύκλωσης για μεγάλα εξαρτήματα, αντοχή στην παραμόρφωση
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ	Εργαλεία και εξοπλισμός διεργασιών, κασέτες γκοφρέτας, ιμάντες μεταφοράς, μπλοκ διασύνδεσης, εξοπλισμός καθαρού δωματίου	Βελτιωμένη καθαρότητα ενώσεων σε σύγκριση με ίνες άνθρακα, έλεγχος της ειδικής αντίστασης επιφάνειας, δυνατότητα επεξεργασίας για χύτευση λεπτών μερών, αντοχή στην παραμόρφωση, ισορροπημένες ιδιότητες, εναλλακτικές δυνατότητες πλαστικών ενώσεων σε σύγκριση με ίνες άνθρακα

Η ενσωμάτωση νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων σε πλαστικά ή ελαστομερή βασίζεται σε σχετικά τυποποιημένες συσκευές που χρησιμοποιούνται σε ενώσεις από καουτσούκ και θερμοπλαστικά, όπως εξωθητήρες λεπτού κοχλία και κλειστούς αναμικτήρες από καουτσούκ. Οι νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων της Nanocyl μπορούν να παρέχονται σε μορφή σκόνης (Nanocyl® 7000) ή θερμοπλαστικά συμπυκνώματα (PlastiCyl™).

Εφαρμογή σύνθετων υλικών για δομικούς σκοπούς
Η εξαιρετική αντοχή των νανοσωλήνων άνθρακα έχει ευεργετικές εφαρμογές στη δημιουργία διαφόρων τύπων αθλητικών ειδών που βασίζονται σε σύνθετα υλικά από ίνες άνθρακα και εποξειδικές ρητίνες. Για να διευκολυνθεί η ενσωμάτωση και να βελτιωθεί η σύνδεση με τη φάση του συνδετικού υλικού (όπως εποξειδική ή πολυουρεθάνη), οι νανοσωλήνες άνθρακα συνήθως τροποποιούνται χημικά στην επιφάνεια. Η τυπική βελτίωση που μετράται σε σύνθετο υλικό ενισχυμένο με ίνες είναι 10 έως 50% σε αντοχή και ζωντανό φορτίο. Αυτό το επίπεδο ενίσχυσης μπορεί να είναι σημαντικό για ένα δεδομένο σύνθετο υλικό, συνήθως περιορισμένο από τις ιδιότητες της ρητίνης.

Νέες εξελίξεις
Το δίκτυο εξαιρετικά λεπτών αγώγιμων δομών, όπως οι νανοσωλήνες άνθρακα, παρέχει επίσης νέες ευκαιρίες στην τεχνολογία λεπτής μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένων αντιστατικών διαφανών και αγώγιμων επιστρώσεων με μόνιμη αγωγιμότητα, βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και ενισχυμένη χημική αντοχή. Επί του παρόντος αναπτύσσονται τεχνολογίες διαφανούς φιλμ υψηλής αγωγιμότητας που στο εγγύς μέλλον θα ανταγωνιστούν τις τεχνολογίες οξειδίων μετάλλων, όπως η τεχνολογία sputtering οξειδίου του κασσιτέρου του ινδίου, που χρησιμοποιείται σήμερα για την κατασκευή διαφανών ηλεκτροδίων σε επίπεδες οθόνες και πιο περιορισμένα σχέδια όπως εύκαμπτες οθόνες.
Έχει αναπτυχθεί μια σύγχρονη τεχνολογία παραγωγής χαρτιού που χρησιμοποιεί νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων. Ένα τέτοιο χαρτί χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας πιο εύκαμπτης επίστρωσης θερμικού φραγμού για την προστασία των καθρεπτών των αυτοκινήτων από το πάγο, την ενδοδαπέδια θέρμανση και άλλες συσκευές θέρμανσης.
Διενεργείται έρευνα σε νέες ιδιότητες που αποκτώνται με μικρές προσθήκες νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων σε πολυμερή, όπως η αντοχή στη φωτιά και η αντίσταση κατά της σήψης, που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων προϊόντων που είναι πιο συμβατά με τις σύγχρονες περιβαλλοντικές απαιτήσεις και έχουν βελτιωθεί απόδοση σε σύγκριση με τα υπάρχοντα υλικά, με την επιφύλαξη εξοικονόμησης κόστους.

Ενισχυμένα ελαστομερή
Η αιθάλη και άλλα υλικά πλήρωσης σε σκόνη χρησιμοποιούνται ευρέως για την ενίσχυση του καουτσούκ σε ελαστικά και άλλα βιομηχανικά ελαστικά. Η σύνθεση μπορεί να περιέχει υψηλό φορτίο πληρωτικών για την αύξηση της αντοχής και της ακαμψίας στο απαιτούμενο επίπεδο (πάνω από 50% κατά βάρος), αλλά μπορεί να μην έχει ελαστικότητα σε ορισμένες εφαρμογές. Η αντικατάσταση πλήρωσης 5-10% με νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων όπως το Nanocyl® 7000 μπορεί να προσφέρει ελαστομερή υψηλής απόδοσης με παρόμοια επίπεδα αντοχής και ακαμψίας με βελτιωμένη ελαστικότητα, παρουσιάζοντας μια νέα ισορροπία μηχανικών ιδιοτήτων που δεν ταιριάζουν με τα παραδοσιακά υλικά.

Η χρήση νανοσωλήνων άνθρακα για εμπορικούς σκοπούς είναι πλέον πραγματικότητα και προσελκύει αυξανόμενη προσοχή. Αυτό σημαίνει ότι γίνονται αποδεκτά από τη βιομηχανία ως στοιχείο προστιθέμενης αξίας που ανταγωνίζεται άλλες επιλογές που ρυθμίζονται από τα πρότυπα του κλάδου. Επί του παρόντος βρίσκεται σε εξέλιξη έρευνα για νέες ευεργετικές και απρόβλεπτες ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα που θα επεκτείνουν τη διείσδυσή τους στη βιομηχανία πολυμερών.

Τα υλικά από άνθρακα σε σκόνη (γραφίτες, άνθρακες, αιθάλη, CNTs, γραφένια) χρησιμοποιούνται ευρέως ως λειτουργικά υλικά πλήρωσης για διάφορα υλικά και οι ηλεκτρικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών με πληρωτικά άνθρακα καθορίζονται από τη δομή και τις ιδιότητες του άνθρακα, καθώς και από την τεχνολογία για παραγωγή τους. Οι CNT είναι ένα υλικό σε σκόνη που κατασκευάζεται από δομές πλαισίου της αλλοτροπικής μορφής άνθρακα με τη μορφή κοίλων πολυτοιχωμάτων CNT με εξωτερική διάμετρο 10–100 nm (Εικ. 1). Όπως είναι γνωστό, η ηλεκτρική ειδική αντίσταση (ρ, Ohm∙m) των CNT εξαρτάται από τη μέθοδο σύνθεσης και καθαρισμού τους και μπορεί να κυμαίνεται από 5∙10-8 έως 0,008 Ohm∙m, που είναι μικρότερη από
στον γραφίτη.
Κατά την παραγωγή αγώγιμων σύνθετων υλικών, προστίθενται στο διηλεκτρικό υλικό υψηλής αγωγιμότητας (σκόνες μετάλλων, αιθάλη, γραφίτης, άνθρακας και μεταλλικές ίνες). Αυτό σας επιτρέπει να διαφοροποιήσετε την ηλεκτρική αγωγιμότητα και τα διηλεκτρικά χαρακτηριστικά των σύνθετων πολυμερών.
Αυτή η μελέτη πραγματοποιήθηκε για να προσδιοριστεί η πιθανότητα αλλαγής της ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης των CNT μέσω της τροποποίησής τους. Αυτό θα επεκτείνει τη χρήση τέτοιων σωλήνων ως πληρωτικού για πολυμερή σύνθετα υλικά με προγραμματισμένη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η εργασία χρησιμοποίησε δείγματα σκονών CNT που παράγονται από την ALIT-ISM (Zhitomir, Kyiv) και σκόνες CNT που υποβλήθηκαν σε χημική τροποποίηση. Για να συγκρίνουμε τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των υλικών άνθρακα, χρησιμοποιήσαμε δείγματα CNT "Taunit" (Tambov), που συντέθηκαν σύμφωνα με το TU 2166-001-02069289-2007, CNT LLC "TMSpetsmash" (Κίεβο), που κατασκευάστηκε σύμφωνα με το TU U 24.1-693 -009:2009, χωνευτήριο γραφίτης. Οι CNT που παράγονται από το ALIT-ISM και το Taunit συντίθενται με τη μέθοδο CVD σε έναν καταλύτη NiO/MgO και οι CNT από την TMSpetsmash LLC συντίθενται σε έναν καταλύτη FeO/NiO (Εικ. 2). Στη μελέτη, κάτω από τις ίδιες συνθήκες και με τις ίδιες αναπτυγμένες μεθόδους, προσδιορίστηκαν τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά δειγμάτων υλικών άνθρακα. Η ηλεκτρική ειδική αντίσταση των δειγμάτων υπολογίστηκε με τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης ενός δείγματος ξηρής σκόνης που συμπιέζεται σε πίεση 50 kG (Πίνακας 1).
Η τροποποίηση των CNTs (Αρ. 1-4) έδειξε τη δυνατότητα αλλαγής των ηλεκτροφυσικών χαρακτηριστικών των CNT χρησιμοποιώντας φυσικοχημικές επιδράσεις (βλ. Πίνακα 1). Συγκεκριμένα, η ηλεκτρική ειδική αντίσταση του αρχικού δείγματος μειώθηκε κατά 1,5 φορές (Νο. 1). και για τα δείγματα Νο. 2–4 – αύξηση κατά 1,5–3 φορές.
Ταυτόχρονα, η συνολική ποσότητα των προσμείξεων (το μερίδιο με τη μορφή άκαυστων υπολειμμάτων) μειώθηκε από
2,21 (αρχικοί CNTs) σε 1,8% για
δείγμα Νο. 1 και έως 0,5% για το Νο. 3. Η ειδική μαγνητική επιδεκτικότητα των δειγμάτων Νο. 2–4 μειώθηκε από 127∙10-8 σε 3,9∙10-8 m3/kg. Η ειδική επιφάνεια όλων των δειγμάτων αυξήθηκε κατά σχεδόν 40%. Μεταξύ των τροποποιημένων CNTs, η ελάχιστη ηλεκτρική ειδική αντίσταση (574∙10-6 Ohm∙m) καταγράφηκε στο δείγμα Νο. 1, η οποία είναι κοντά στην αντίσταση του γραφίτη χωνευτηρίου (33∙10-6 Ohm∙m). Όσον αφορά την ειδική αντίσταση, τα δείγματα CNT από την Taunit και την TMSpetsmash LLC είναι συγκρίσιμα με τα δείγματα Νο. 2, 3 και η ειδική μαγνητική επιδεκτικότητα αυτών των δειγμάτων είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη από εκείνη των τροποποιημένων δειγμάτων CNT (ALIT-ISM).
Έχει διαπιστωθεί ότι η ηλεκτρική ειδική αντίσταση των CNT μπορεί να ποικίλλει από 6∙10-4 σε
12∙10-4 Ohm∙m. Έχουν αναπτυχθεί προδιαγραφές για τη χρήση τροποποιημένων CNTs στην κατασκευή σύνθετων και πολυκρυσταλλικών υλικών, επιστρώσεων, πληρωτικών, εναιωρημάτων, πάστες και άλλων παρόμοιων υλικών
TU U 24.1-05417377-231:2011 "Nanopowders CNTs πολλαπλών τοιχωμάτων των βαθμών MWCNT-A",
MUN-V (MWCNT-B), MUN-S (MWCNT-S)"
(Πίνακας 2).
Όταν τροποποιημένες σκόνες CNT εισάγονται στη βάση πολυαιθυλενίου των σύνθετων υλικών ως πληρωτικό, η ηλεκτρική αγωγιμότητα του σύνθετου πολυμερούς αυξάνεται με την αύξηση της ηλεκτρικής τους αγωγιμότητας. Έτσι, ως αποτέλεσμα της στοχευμένης τροποποίησης των CNTs, ανοίγει η δυνατότητα μεταβολής των χαρακτηριστικών τους, ιδίως της ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης.
Βιβλιογραφία
1. Tkachev A.G., Zolotukhin I.V. Εξοπλισμός και μέθοδοι για τη σύνθεση νανοδομών στερεάς κατάστασης. – Μ.: Mashinostroenie-1, 2007.
2. Bogatyreva G.P., Marinich M.A., Bazaliy G.A., Ilnitskaya G.D., Kozina G.K., Frolova L.A. Μελέτη της επίδρασης της χημικής επεξεργασίας στις φυσικοχημικές ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα. Σάβ. επιστημονικός tr. «Φουλερένια και νανοδομές σε συμπυκνωμένη ύλη». / Εκδ.
P.A. Vityaz. – Μινσκ: Κρατικό Επιστημονικό Ίδρυμα «Ινστιτούτο Μεταφοράς Θερμότητας και Μάζας»
ανταλλάξτε τα A.V. Lykova" NAS Λευκορωσίας, 2011, σελ. 141–146.
3. Novak D.S., Berezenko N.M., Shostak T.S., Pakharenko V.O., Bogatyreva G.P., Oleynik N.A., Bazaliy G.A. Ηλεκτρικά αγώγιμα νανοσύνθετα υλικά με βάση το πολυαιθυλένιο. Σάβ. επιστημονικός tr. «Εργαλεία πέτρας κοπής και επεξεργασίας μετάλλων - εξοπλισμός και τεχνολογία για την κατασκευή και τη χρήση τους». – Κίεβο: ISM
τους. V.N.Bakulya NAS of Ukraine, 2011, τεύχος 14, σσ.394–398.

Τα υλικά άνθρακα σε σκόνη (γραφίτης, κάρβουνα, αιθάλη, CNTs, γραφένιο) χρησιμοποιούνται ευρέως ως λειτουργικά υλικά πλήρωσης διαφορετικών υλικών και οι ηλεκτρικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών με πληρωτικά άνθρακα καθορίζονται από τη δομή και τις ιδιότητες του άνθρακα και από την τεχνολογία παραγωγής. Τα CNT είναι ένα υλικό σε σκόνη από δομές πλαισίου αλλοτροπικής μορφής άνθρακα με τη μορφή κοίλων πολυτοιχωμάτων CNT με εξωτερική διάμετρο από 10 έως 100 nm (Εικ. 1a,b). Είναι γνωστό ότι η ηλεκτρική ειδική αντίσταση (ρ, Ohm∙m) των CNT εξαρτάται από τη μέθοδο σύνθεσης και καθαρισμού τους και μπορεί να κυμαίνεται από 5∙10-8 έως 0,008 Ohm∙m, η οποία είναι κατά σειρά χαμηλότερη από αυτή του γραφίτη.
Εικ.1. α) – σκόνη CNTs, β) – ένα θραύσμα CNTs (Power Electronic Microscopy)
Κατά την κατασκευή αγώγιμων σύνθετων υλικών προστίθενται στα διηλεκτρικά υλικά υψηλής αγωγιμότητας (σκόνες μετάλλων, τεχνικός άνθρακας, γραφίτης, άνθρακας και μεταλλικές ίνες). Αυτό επιτρέπει τη μεταβολή της αγωγιμότητας και των διηλεκτρικών ιδιοτήτων των σύνθετων πολυμερών.
Η παρούσα έρευνα διεξήχθη για να προσδιοριστεί η δυνατότητα αλλαγής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης των CNT μέσω της τροποποίησής τους. Αυτό θα επεκτείνει τη χρήση τέτοιων σωλήνων ως πληρωτικού πολυμερών σύνθετων υλικών με προγραμματισμένη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η έρευνα χρησιμοποίησε δείγματα αρχικών σκονών CNTs που κατασκευάστηκαν από την ALIT-ISM (Zhytomyr, Kiev) και σκόνες CNTs που υποβλήθηκαν σε διάφορες χημικές τροποποιήσεις. Για να συγκρίνετε τα ηλεκτροφυσικά χαρακτηριστικά των υλικών άνθρακα CNT δείγματα "Taunit" (Tambov, Ρωσία) που συντέθηκαν σύμφωνα με το 2166-001-02069289-2007, LLC "TMSpetsmash" (Κίεβο), κατασκευασμένο σύμφωνα με 24.1-03291669-009:20 CNTibles 009:20 κατασκευασμένα από ALIT-ISM και "Taunit" συντίθενται με τη μέθοδο CVD- σε καταλύτη NiO/MgO και χρησιμοποιήθηκαν CNTs κατασκευασμένα από την LLC "TMSpetsmash" – στον καταλύτη FeO/NiO (Εικ. 2).
Εικ.2 a – CNT (ALIT-ISM), β – CNT “TMSpetsmash” (PEM-εικόνες).
Έρευνες υπό τις ίδιες συνθήκες χρησιμοποιώντας τις ίδιες μεθόδους που αναπτύχθηκαν στο ISM προσδιόρισαν τα ηλεκτρικά φυσικά χαρακτηριστικά των δειγμάτων υλικών άνθρακα. Η ειδική ηλεκτρική αντίσταση των δειγμάτων υπολογίστηκε με τον προσδιορισμό του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης στοιχείου ξηρής σκόνης που συμπιέζεται υπό πίεση 50 kg. (Τραπέζι 1).
Η τροποποίηση των CNTs (Νο. 1-4) έδειξε τη δυνατότητα αλλαγής των ηλεκτρικών ιδιοτήτων τους με τη βοήθεια φυσικών και χημικών επιδράσεων. Συγκεκριμένα, η ειδική ηλεκτρική ειδική αντίσταση του αρχικού δείγματος μειώθηκε 1,5 φορές (Νο. 1) και για την Αρ. 2 – 4 αυξήθηκε 1,5-3 φορές.
Σε αυτή την περίπτωση η συνολική ποσότητα των προσμίξεων (είναι με τη μορφή άκαυστων υπολειμμάτων) μειώθηκε από 2,21% (αρχικοί CNTs) σε 1,8% για το Νο.1 και σε 0,5% για το Νο.3. Η μαγνητική επιδεκτικότητα των δειγμάτων Νο. 2 – 4 μειώθηκε κατά παραγγελία. Η ειδική επιφάνεια όλων των δειγμάτων αυξήθηκε σχεδόν κατά 40%. Μεταξύ των τροποποιημένων CNTs, η ελάχιστη ειδική ηλεκτρική αντίσταση (574∙10-6 Ohm∙m) καθορίζεται για το δείγμα Νο. 1 που είναι κοντά σε τέτοια αντίσταση του γραφίτη χωνευτηρίου (337∙10-6 Ohm∙m). Με ειδική αντίσταση, τα δείγματα των CNT "Taunit" και "TMSpetsmash" μπορούν να συγκριθούν με αυτά των δειγμάτων Νο. 2 και Νο. 3, και η μαγνητική επιδεκτικότητα αυτών των δειγμάτων είναι κατά σειρά υψηλότερη από εκείνη των τροποποιημένων δειγμάτων CNT ("Alit -ΘΕΩΡΙΑ").
Έτσι, δηλώθηκε η δυνατότητα τροποποίησης των CNT για να μεταβάλλεται η τιμή ειδικής ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης των CNTs στην περιοχή 6∙10-4÷12∙10-4Ohm∙m. Έχουν αναπτυχθεί προδιαγραφές 24.1-05417377-231:2011 "Nanoponders CNT πολλαπλών τοιχωμάτων των βαθμών MWCNTs-A, MWCNTs-B, MWCNTs-C (Πίνακας 2) για τροποποιημένους CNTs για παραγωγή σύνθετων και πολυκρυσταλλικών υλικών πλήρωσης, συνθηκών , πάστες και άλλα παρόμοια υλικά.
Κατά την εισαγωγή στη βάση πολυαιθυλενίου των σύνθετων υλικών ως πληρωτικό τροποποιημένων σκονών CNT νέων ποιοτήτων με αυξανόμενη ηλεκτρική αγωγιμότητα των CNTs αυξάνεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα του σύνθετου πολυμερούς. Έτσι, ως αποτέλεσμα της κατευθυνόμενης τροποποίησης των CNTs υπάρχουν νέες ευκαιρίες για τη μεταβολή των χαρακτηριστικών τους, ιδίως την τιμή της ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης.
Βιβλιογραφία