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Wetter Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Wissenschaft und Technologie von Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind im molekularen Maßstab Röhren graphitischen Kohlenstoff mit hervorragenden Eigenschaften. Sie gehören zu den schwersten und stärksten Fasern bekannt und haben bemerkenswerte elektronische Eigenschaften und viele andere einzigartige Merkmale. Aus diesem Grund haben sie große akademische und industrielle Interesse auf sich gezogen, mit Tausenden von Papieren auf Nanoröhrchen jährlich veröffentlicht wird. kommerzielle Anwendungen war etwas langsam zu entwickeln, aber vor allem wegen der hohen Produktionskosten der besten Qualität Nanoröhrchen.
Geschichte

Großes Interesse heute in Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Synthese ist eine direkte Folge von Buckminsterfulleren C60 und andere Fullerene, 1985 Die Entdeckung, dass Kohlenstoff stabile, geordnete Struktur zusätzlich bilden können zu Graphit und Diamant-stimulierte Forscher weltweit für andere neue Formen von Kohlenstoff zu suchen . Suche gegeben neue Impulse im Jahr 1990, als es wurde gezeigt, dass C60 kann in Bogenverdampfungs einfachen Werkzeugen hergestellt werden, in allen Laboratorien zur Verfügung. Es verwendet den Verdampfer dass japanische Wissenschaftler Sumio Iijima Kohlenstoff – Nanoröhrchen 1991 verwandten Fulleren – Röhrchen mit mindestens zwei Schichten entdeckt, oft mehr, und reichte im Außendurchmesser von etwa 3 nm bis 30 nm. Sie sind immer an beiden Enden geschlossen.

Eine transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von einigen mehrwandigen Nanoröhrchen in der Abbildung dargestellt (links). Im Jahr 1993 wurde eine neue Klasse von Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit nur einer Schicht. Einwandigen Nanoröhren sind in der Regel schmaler als mehrwandige Rohre mit einem Durchmesser typischerweise im Bereich von 1-2 nm, und neigen dazu, als lurus.Gambar verzieht auf der rechten Seite einige der typischen einwandigen Rohren zeigt Es wurde bald festgestellt, dass die neue Faser eine Vielzahl von bemerkenswerten Eigenschaften hat (siehe unten), und dies löste eine Explosion von Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Forschung. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen, wodurch Katalysatoren, ist seit vielen Jahren vor der Erfindung dieser Iijima bekannt. Der Hauptgrund, warum die ursprüngliche Röhre nicht auf großes Interesse nicht erregt ist, dass sie strukturell perfekt sind, so dass es nicht über sehr interessante Eigenschaften. Die neuere Forschung hat sich auf die Verbesserung der Qualität des Nanotube-Katalysators konzentriert.

Struktur

Sp²-Bindung in der Kohlenstoff-Nanoröhrchen, wobei jedes Atom sich mit drei Nachbarn, wie in Graphit. Das Rohr kann daher als gerollten Blatt von Graphen betrachtet werden (Graphen ist eine Graphitschicht von Menschen). Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, in denen die Graphenschicht kann zu einem Rohr gerollt werden, wie unten in der Abbildung dargestellt.

Die ersten beiden, als der “Stuhl” (oben links) und der “Zick-Zack” (Mitte links) bekannt hat einen hohen Grad an Symmetrie. Der Begriff “Sitz” und “Zig-Zag” bezieht sich auf die Anordnung von Sechsecken um den Umfang. Dritte Klasse Röhren, die in der Praxis ist die häufigste, als chirale bekannt ist, kann in zwei Formen bezogenen Spiegel Bedeutung existieren. Beispiele von chiralen Nanoröhren werden unten links dargestellt.

Die Struktur der Nanoröhren kann durch den Vektor bestimmt wird, (n, m), die, wie die Graphenschicht definiert wird aufgerollt. Dies kann mit Bezug verstanden werden, auf der Abbildung rechts. Nanoröhren mit den Indizes (6,3) herzustellen, wobei die Folie gerollt, so dass die markierten Atome (0,0) überlagert auf einer markierten (6.3) .Diese aus den Figuren zu sehen ist, daß m = 0 für alle der Zick-Zack-Rohr, während n = m für alle dem Sitzrohr.

Mischung

Arc-Verdampfungsverfahren, die die beste Qualität Nanoröhrchen erzeugt, beinhaltet einen Strom von etwa 50 Ampere zwischen zwei Graphitelektroden in einer Heliumatmosphäre vorbei. Dies bewirkt, dass der Graphit zu verdampfen, die meisten der Kondensation an den Wänden des Reaktionsgefäßes und ein paar auf der Kathode. Dies ist eine Ablagerung auf einer Kathode, die Kohlenstoff-Nanoröhren. Einwandigen Nanoröhren werden produziert, wenn Co und Ni oder anderen Metallen an die Anode hinzugefügt werden. Es wurde seit den 1950er Jahren bekannt ist, wenn nicht früher, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen können auch durch Hindurchleiten eines Gases, die Kohlenstoff, wie Kohlenwasserstoffe, weitere Katalysatoren hergestellt werden. Der Katalysator besteht aus nanogroßen Partikel aus Metall, in der Regel Fe, Co oder Ni. Diese Partikel katalysieren den Abbau der Gasmoleküle in Kohlenstoff, und die Rohre begann dann mit den Metallpartikeln in dem Ende zu wachsen. Es zeigte sich im Jahr 1996, dass einwandige Nanoröhrchen können auch katalytisch hergestellt werden. Perfektion Kohlenstoff auf diese Weise hergestellten Nanoröhren weisen im allgemeinen schlechter als die durch Lichtbogenverdampfung hergestellt, aber wesentliche Verbesserungen in der Technik in den letzten Jahren gemacht worden. Der große Vorteil der katalytischen Synthese von Lichtbogenverdampfung ist, dass es für die Massenproduktion skaliert werden kann. Eine dritte wichtige Methode zur Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhren umfasst die Verwendung leistungsstarker Laser die Metallgraphit Targets zu verdampfen.Dies kann dazu verwendet werden, einwandigen Rohren mit hoher Ausbeute herzustellen.

Immobilien

Die Festigkeit der Kohlenstoff-Kohlenstoff-sp yang²ikatan erstaunliche mechanischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhren bereitzustellen. Materialsteifigkeit ist in Bezug auf seine E-Modul, die Anstiegsgeschwindigkeit mit dem Stamm angewendet gemessen. Young-Modul der Nanoröhrchen könnten so hoch wie 1.000 GPa am besten etwa 5fach höher als Stahl. Die Zugfestigkeit oder Dehnung in Verletzung von Nanoröhrchen können bis zu 63 GPa, etwa 50x höher als bei Stahl. Diese Eigenschaften, gepaart mit den leichten Kohlenstoff-Nanoröhrchen, so dass sie ein großes Potenzial in Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt zu geben. Es wurde sogar vorgeschlagen, dass Nanoröhrchen in einem “Space Elevator” verwendet werden könnten, Kabel-Erde-zu-Raum zuerst von Arthur C. Clarke vorgeschlagen. Die elektronischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhren sind auch hervorragend. Besonders bemerkenswert ist die Tatsache, dass die Nanoröhrchen metallische oder halbleitende Abhängigkeit von ihrer Struktur sein kann. So haben einige der Nanoröhren eine höhere Leitfähigkeit als Kupfer, während andere wie Silizium verhält. Es gibt ein großes Interesse an der Möglichkeit, eine nanoskalige elektronische Geräte aus Nanoröhren zu bauen, und einige Fortschritte in diesem Bereich gemacht wird. Um jedoch eine Vorrichtung zu bauen, die nützlich ist, dass wir Tausende von Nanoröhren in einem definierten Muster organisieren müssen, und wir haben nicht das Niveau der Kontrolle erforderlich, dies zu erreichen. Es gibt verschiedene Bereiche der Technik, in denen Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet wurden. Es enthält ein Flachbildschirm, Rastersondenmikroskopen und einzigartige penginderaan.Sifat Geräte aus Kohlenstoff-Nanoröhren wird zweifellos zu mehr Anwendungen führen.

-Nanohörner

Kegel mit einem einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren-Morphologie ähnlich der Kappe zuerst von Peter Harris, Edman Tsang und Kollegen im Jahr 1994 (hier klicken, um zu sehen unser Papier) konzipiert wurde. Sie wurden nicht von den Wissenschaftlern NEC entdeckt, wie in angegeben hier unser Papier zu sehen). Sie wurden nicht von den Wissenschaftlern NEC entdeckt, wie in angegeben einer Pressemitteilung. Sie zeichnen sich durch Hochtemperatur – Wärmebehandlung Fullerenruß erzeugt – klicken Sie hier das typische Bild zu sehen. Sumio Iijima Gruppe zeigte dann, dass sie könnte auch durch Laserablation von Graphit hergestellt werden, und gab ihnen den Namen “-Nanohörner”. Diese Gruppe hat gezeigt, dass die Absorption und katalytische Nanohörner haben bemerkenswerte Eigenschaften, und dass sie als Bestandteil einer neuen Generation von Brennstoffzellen verwendet werden. Details siehe Pressemitteilung NEC und diese Nachrichten von CNN .

Link-Nanoröhrchen

C & EN Die Geschichte von KohlenstoffNanoröhrchen

WikipediaArtikel über KohlenstoffNanoröhrchen

Ein ausgezeichnetes Programm namens Nanoröhrchen Modeler von JCrystal .

Eine Zusammenfassung der physikalischen Eigenschaften von KohlenstoffNanoröhren durch Thomas A. Adams II

Shigeo Maruyama der Galerie Animation Nanoröhrchen

Site-nano

Kommerzielle Anbieter von Kohlenstoff-Nanoröhren und verwandten Materialien

Ablehnung

Liste der Unternehmen in dieser Seite zeigen nicht die Billigung eines bestimmten Unternehmen oder Produkt.

Nanowerk: NanomaterialDatenbank kostenlos

SES Research

Arknano (Shanghai)

Reade Advanced Materials

Vulvox Nano / Biotechnology Corporation

Hyperion Catalysis Internationale

Nanocs Inc.

Eikos (FilmNanoröhrchen)

Günstige Rohr, Inc.

NanoLab Incorporated

Nanoscience Instruments: KohlenstoffNanoröhrchenSpitzen für die Rasterkraftmikroskopie

Helix Materiallösungen

Nanostrukturierte & Amorphous Materials Inc.

Thomas Swan & Co Ltd (UK)

Nanocyl (Belgien)

Reinste Nanoventures (Indien)

Futurecarbon GmbH (Deutschland)

Sun Nanotech Co. Ltd. (China)

Quelle: http://www.personal.rdg.ac.uk/~scsharip/tubes.htm

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