विषयगत संख्याएँ। नैनो टेक्नोलॉजी: कार्बन नैनोट्यूब

पाउडर कार्बन सामग्री (ग्रेफाइट, कार्बन, कार्बन ब्लैक, सीएनटी, ग्राफीन) व्यापक रूप से विभिन्न सामग्रियों के लिए कार्यात्मक भराव के रूप में उपयोग किया जाता है, और कार्बन भराव के साथ कंपोजिट के विद्युत गुण कार्बन की संरचना और गुणों के साथ-साथ प्रौद्योगिकी द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। उनके उत्पादन का। CNTs एक पाउडर सामग्री है जो 10-100 एनएम (चित्र 1) के बाहरी व्यास के साथ खोखले बहु-दीवार वाले CNTs के रूप में कार्बन के एक एलोट्रोपिक रूप के ढांचे की संरचनाओं से बना है। जैसा कि ज्ञात है, CNTs की विद्युत प्रतिरोधकता (ρ, Ohm∙m) उनके संश्लेषण और शुद्धिकरण की विधि पर निर्भर करती है और 5∙10-8 से 0.008 Ohm∙m तक हो सकती है, जो इससे कम है
ग्रेफाइट पर।
प्रवाहकीय कंपोजिट के निर्माण में, अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री (धातु पाउडर, कार्बन ब्लैक, ग्रेफाइट, कार्बन और धातु फाइबर) को ढांकता हुआ में जोड़ा जाता है। इससे बहुलक कंपोजिट की विद्युत चालकता और ढांकता हुआ विशेषताओं को बदलना संभव हो जाता है।
वर्तमान अध्ययन CNTs की विद्युत प्रतिरोधकता को संशोधित करके बदलने की संभावना को निर्धारित करने के लिए किया गया था। यह नियोजित विद्युत चालकता के साथ बहुलक कंपोजिट के लिए भराव के रूप में ऐसी ट्यूबों के उपयोग का विस्तार करेगा। ALIT-ISM (ज़ाइटॉमिर, कीव) द्वारा निर्मित CNT पाउडर और रासायनिक संशोधन के अधीन CNT पाउडर के नमूने काम में इस्तेमाल किए गए थे। कार्बन सामग्री की विद्युत विशेषताओं की तुलना करने के लिए, हमने TU 2166-001-02069289-2007, CNT OOO "TMSpetsmash" (कीव) के अनुसार संश्लेषित CNT "Taunit" (Tambov) के नमूनों का उपयोग किया, जो TU U 24.1-03291669 के अनुसार निर्मित है। -009:2009, क्रूसिबल ग्रेफाइट। ALIT-ISM और Taunit द्वारा निर्मित CNTs को NiO/MgO उत्प्रेरक पर CVD विधि द्वारा संश्लेषित किया जाता है, और OOO TMSpetsmash से CNTs को FeO/NiO उत्प्रेरक (चित्र 2) पर संश्लेषित किया जाता है। अध्ययन में, समान परिस्थितियों में, समान विकसित विधियों का उपयोग करके, कार्बन सामग्री के नमूनों की इलेक्ट्रोफिजिकल विशेषताओं का निर्धारण किया गया था। नमूनों की विद्युत प्रतिरोधकता की गणना 50 kG (तालिका 1) के दबाव में दबाए गए सूखे पाउडर के नमूने की वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं को निर्धारित करके की गई थी।
CNTs (संख्या 1-4) के संशोधन ने भौतिक-रासायनिक प्रभावों की मदद से CNTs की वैद्युतकणसंचलन विशेषताओं को बदलने की संभावना को दिखाया (तालिका 1 देखें)। विशेष रूप से, मूल नमूने की विद्युत प्रतिरोधकता 1.5 गुना (नंबर 1) कम हो गई थी; और नमूने संख्या 2-4 के लिए - 1.5-3 गुना वृद्धि।
इसी समय, अशुद्धियों की कुल मात्रा (गैर-दहनशील अवशेषों के रूप में हिस्सा) से घट गई
2.21 (मूल सीएनटी) 1.8% तक
नमूना नंबर 1 और 0.5% तक - नंबर 3 के लिए। नमूने संख्या 2–4 की विशिष्ट चुंबकीय संवेदनशीलता 127∙10-8 से घटकर 3.9∙10-8 m3 / किग्रा हो गई। सभी नमूनों के विशिष्ट सतह क्षेत्र में लगभग 40% की वृद्धि हुई। संशोधित सीएनटी के बीच, नमूना संख्या 1 के लिए न्यूनतम विद्युत प्रतिरोधकता (574∙10-6 ओम∙m) दर्ज की गई थी, जो क्रूसिबल ग्रेफाइट (33∙10-6 ओम) के प्रतिरोध के करीब है। विशिष्ट प्रतिरोध के संदर्भ में, CNTs "Taunit" और LLC "TMSpetsmash" के नमूने नमूने संख्या 2, 3 के साथ तुलनीय हैं, और इन नमूनों की विशिष्ट चुंबकीय संवेदनशीलता संशोधित CNT नमूनों (ALIT) की तुलना में अधिक परिमाण का एक क्रम है। -आईएसएम)।
सीएनटी की विद्युत प्रतिरोधकता को 6∙10-4 से . तक बदलने की क्षमता
12∙10-4 ओम। मिश्रित और पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री, कोटिंग्स, फिलर्स, निलंबन, पेस्ट और अन्य समान सामग्रियों के निर्माण में संशोधित सीएनटी के उपयोग के लिए विनिर्देश विकसित किए गए हैं।
टीयू यू 24.1-05417377-231:2011 "बहु-दीवार वाले सीएनटी ग्रेड एमडब्ल्यूसीएनटी-ए (एमडब्ल्यूसीएनटी-ए) के नैनोपाउडर,
MUNT-V (MWCNT-B), MUNT-S (MWCNT-C)"
(तालिका 2)।
जब कंपोजिट को पॉलीइथाइलीन बेस में संशोधित सीएनटी पाउडर के भराव के रूप में पेश किया जाता है, तो उनकी विद्युत चालकता में वृद्धि के साथ, बहुलक मिश्रित की विद्युत चालकता बढ़ जाती है। इस प्रकार, सीएनटी के निर्देशित संशोधन के परिणामस्वरूप, उनकी विशेषताओं, विशेष रूप से, विद्युत प्रतिरोधकता को बदलने की संभावना खुलती है।
साहित्य
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पाउडर कार्बन सामग्री (ग्रेफाइट, कोयले, कालिख, सीएनटी, ग्राफीन) का व्यापक रूप से विभिन्न सामग्रियों के कार्यात्मक भराव के रूप में उपयोग किया जाता है, और कार्बन भराव के साथ कंपोजिट के विद्युत गुण कार्बन की संरचना और गुणों और उत्पादन तकनीक द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। सीएनटी 10 से 100 एनएम (छवि 1 ए, बी) के बाहरी व्यास के साथ खोखले बहु-दीवार वाले सीएनटी के रूप में कार्बन के एलोट्रोपिक रूप के फ्रेम संरचनाओं की एक पाउडर सामग्री है। यह ज्ञात है कि CNTs की विद्युत प्रतिरोधकता (ρ, Ohm∙m) उनके संश्लेषण और शुद्धिकरण की विधि पर निर्भर करती है और 5∙10-8 से 0.008 Ohm∙m तक हो सकती है, जो कि ग्रेफाइट की तुलना में कम है।
चित्र एक। ए) - सीएनटी पाउडर, बी) - सीएनटी का एक टुकड़ा (पावर इलेक्ट्रॉनिक माइक्रोस्कोपी)
प्रवाहकीय कंपोजिट के निर्माण में उच्च प्रवाहकीय सामग्री (धातु पाउडर, तकनीकी कार्बन, ग्रेफाइट, कार्बन और धातु फाइबर) को डाइलेक्ट्रिक्स में जोड़ा जाता है। यह बहुलक कंपोजिट की चालकता और ढांकता हुआ गुणों को बदलने की अनुमति देता है।
वर्तमान जांच सीएनटी के विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध को उनके संशोधन के माध्यम से बदलने की संभावना को निर्धारित करने के लिए आयोजित की गई थी। यह नियोजित विद्युत चालकता के साथ बहुलक कंपोजिट के भराव के रूप में ऐसी ट्यूबों के उपयोग का विस्तार करेगा। जांच में ALIT-ISM (ज़ाइटॉमिर, कीव) और CNTs पाउडर द्वारा बनाए गए CNTs के शुरुआती पाउडर के नमूनों का इस्तेमाल किया गया था, जो विभिन्न रासायनिक संशोधनों के अधीन थे। कार्बन सामग्री की इलेक्ट्रोफिजिकल विशेषताओं की तुलना करने के लिए 2166-001-02069289-2007, एलएलसी "टीएमस्पेट्समैश" (कीव) के तहत संश्लेषित "तौनीत" (टैम्बोव, रूस) के नमूने 24.1-03291669-009:2009, क्रूसिबल ग्रेफाइट, सीएनटी के तहत बनाए गए हैं। ALIT-ISM द्वारा निर्मित और "Taunit" को NiO/MgO उत्प्रेरक पर CVD-विधि के साथ संश्लेषित किया गया है और LLC "TMSpetsmash" द्वारा बनाए गए CNTs - FeO/NiO उत्प्रेरक का उपयोग किया गया था (चित्र 2)।
Fig.2 a - CNT (ALIT-ISM), b - CNT "TMSpetsmash" (PEM-images)।
ISM में विकसित समान विधियों का उपयोग करते हुए समान परिस्थितियों में जांच ने निर्धारित किया कि कार्बन सामग्री के नमूनों की विद्युत भौतिक विशेषताओं का निर्धारण किया गया था। नमूनों के विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध की गणना 50 किलो के दबाव में दबाए गए सूखे पाउडर तत्व की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता को निर्धारित करके की गई थी। (तालिका एक)।
CNTs (नंबर 1-4) के संशोधन ने भौतिक और रासायनिक प्रभावों की मदद से उनके विद्युत गुणों को आंशिक रूप से बदलने की संभावना दिखाई है। विशेष रूप से, प्रारंभिक नमूने की विशिष्ट विद्युत प्रतिरोधकता 1.5 गुना (नंबर 1) और नंबर 1 के लिए कम हो गई थी। 2 - 4 इसे 1.5-3 गुना बढ़ाया गया।
इस मामले में अशुद्धियों की कुल मात्रा (गैर-दहनशील अवशेषों के रूप में उनका शियर) 2.21% (प्रारंभिक सीएनटी) से घटकर नंबर 1 के लिए 1.8% और नंबर 3 के लिए 0.5% हो गई। नमूने संख्या 2 - 4 की चुंबकीय संवेदनशीलता क्रम से कम हो गई थी। सभी नमूनों का विशिष्ट सतह क्षेत्र लगभग 40% बढ़ा दिया गया था। संशोधित सीएनटी के बीच नमूना संख्या 1 के लिए न्यूनतम विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध (574∙10-6 ओम∙म) तय किया गया है जो क्रूसिबल ग्रेफाइट (337∙10-6 ओम) के ऐसे प्रतिरोध के करीब है। विशिष्ट प्रतिरोध द्वारा CNTs "Taunit" और "TMSpetsmash" के नमूनों की तुलना नमूने संख्या 2 और No.3 के साथ की जा सकती है, और इन नमूनों की चुंबकीय संवेदनशीलता संशोधित CNTs नमूनों की तुलना में अधिक है ("Alit -आईएसएम")।
इस प्रकार, 6∙10-4÷12∙10-4Ohm∙m की सीमा में CNTs के विशिष्ट विद्युत प्रतिरोधकता मान को भिन्न करने के लिए CNTs को संशोधित करने की संभावना बताई गई थी। मिश्रित और पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री, कोटिंग्स, फिलर्स, निलंबन के उत्पादन के लिए संशोधित सीएनटी के लिए ग्रेड एमडब्ल्यूसीएनटी-ए, एमडब्ल्यूसीएनटी-बी, एमडब्ल्यूसीएनटी-सी (तालिका 2) के बहु-दीवार वाले सीएनटी के नैनोपाउडर 24.1-05417377-231:2011 विकसित किए गए हैं। , पेस्ट और अन्य समान सामग्री।
पॉलीइथाइलीन बेस में कंपोजिट के नए ग्रेड के सीएनटी के संशोधित पाउडर के भराव के रूप में परिचय के साथ सीएनटी की बढ़ती विद्युत चालकता के साथ बहुलक समग्र की विद्युत चालकता बढ़ जाती है। इस प्रकार, सीएनटी के निर्देशित संशोधन के परिणामस्वरूप उनकी विशेषताओं में भिन्नता के नए अवसर हैं, विशेष रूप से, विद्युत प्रतिरोधकता का मूल्य।
साहित्य

ऊर्जा एक महत्वपूर्ण उद्योग है जो मानव जीवन में बहुत बड़ी भूमिका निभाता है। देश की ऊर्जा स्थिति इस क्षेत्र में कई वैज्ञानिकों के काम पर निर्भर करती है। आज तक, वे खोज रहे हैं इन उद्देश्यों के लिए, वे कुछ भी उपयोग करने के लिए तैयार हैं, सूरज की रोशनी और पानी से शुरू होकर हवा की ऊर्जा के साथ समाप्त होते हैं। पर्यावरण से ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम उपकरण अत्यधिक मूल्यवान हैं।

सामान्य जानकारी

कार्बन नैनोट्यूब एक बेलनाकार आकार वाले विस्तारित लुढ़के हुए ग्रेफाइट विमान हैं। एक नियम के रूप में, उनकी मोटाई कई सेंटीमीटर की लंबाई के साथ कई दसियों नैनोमीटर तक पहुंच जाती है। नैनोट्यूब के अंत में एक गोलाकार सिर बनता है, जो फुलरीन के भागों में से एक है।

कार्बन नैनोट्यूब दो प्रकार के होते हैं: धातु और अर्धचालक। उनका मुख्य अंतर वर्तमान की चालकता है। पहला प्रकार 0ºС के बराबर तापमान पर करंट का संचालन कर सकता है, और दूसरा - केवल ऊंचे तापमान पर।

कार्बन नैनोट्यूब: गुण

अधिकांश आधुनिक क्षेत्र, जैसे अनुप्रयुक्त रसायन विज्ञान या नैनो प्रौद्योगिकी, नैनोट्यूब से जुड़े हैं, जिनमें कार्बन फ्रेम संरचना होती है। यह क्या है? यह संरचना केवल कार्बन परमाणुओं द्वारा एक साथ जुड़े बड़े अणुओं को संदर्भित करती है। कार्बन नैनोट्यूब, जिनके गुण एक बंद खोल पर आधारित होते हैं, अत्यधिक मूल्यवान होते हैं। इसके अलावा, इन संरचनाओं में एक बेलनाकार आकार होता है। ऐसी ट्यूबों को ग्रेफाइट शीट को रोल करके प्राप्त किया जा सकता है, या एक निश्चित उत्प्रेरक से विकसित किया जा सकता है। कार्बन नैनोट्यूब, जिनकी तस्वीरें नीचे प्रस्तुत की गई हैं, में एक असामान्य संरचना है।

वे हैं अलग - अलग रूपऔर आकार: सिंगल-लेयर और मल्टी-लेयर, स्ट्रेट और वाइंडिंग। इस तथ्य के बावजूद कि नैनोट्यूब काफी नाजुक दिखते हैं, वे एक मजबूत सामग्री हैं। कई अध्ययनों के परिणामस्वरूप, यह पाया गया कि उनमें खिंचाव और झुकने जैसे गुण होते हैं। गंभीर यांत्रिक भार की कार्रवाई के तहत, तत्व टूटते या टूटते नहीं हैं, अर्थात वे विभिन्न वोल्टेज के अनुकूल हो सकते हैं।

विषाक्तता

कई अध्ययनों के परिणामस्वरूप, यह पाया गया कि कार्बन नैनोट्यूब एस्बेस्टस फाइबर जैसी ही समस्याएं पैदा कर सकते हैं, यानी विभिन्न घातक ट्यूमर होते हैं, साथ ही साथ फेफड़ों का कैंसर भी होता है। अभ्रक के नकारात्मक प्रभाव की डिग्री इसके तंतुओं के प्रकार और मोटाई पर निर्भर करती है। चूंकि कार्बन नैनोट्यूब वजन और आकार में छोटे होते हैं, इसलिए वे आसानी से हवा के साथ मानव शरीर में प्रवेश कर जाते हैं। इसके अलावा, वे फुस्फुस का आवरण में प्रवेश करते हैं और छाती में प्रवेश करते हैं, और समय के साथ विभिन्न जटिलताओं का कारण बनते हैं। वैज्ञानिकों ने एक प्रयोग किया और चूहों के भोजन में नैनोट्यूब के कणों को जोड़ा। छोटे व्यास के उत्पाद व्यावहारिक रूप से शरीर में नहीं रहते थे, लेकिन बड़े वाले पेट की दीवारों में खोदे जाते थे और विभिन्न बीमारियों का कारण बनते थे।

अधिग्रहण के तरीके

तिथि करने के लिए, कार्बन नैनोट्यूब प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित विधियां हैं: गैस चरण से चाप चार्ज, पृथक्करण, बयान।

इलेक्ट्रिक आर्क डिस्चार्ज। प्राप्त करना (कार्बन नैनोट्यूब इस लेख में वर्णित हैं) एक विद्युत आवेश प्लाज्मा में जो हीलियम का उपयोग करके जलता है। फुलरीन के उत्पादन के लिए विशेष तकनीकी उपकरणों का उपयोग करके ऐसी प्रक्रिया को अंजाम दिया जा सकता है। लेकिन इस पद्धति के साथ, आर्क बर्निंग के अन्य तरीकों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, यह घटता है, और भारी मोटाई के कैथोड का भी उपयोग किया जाता है। हीलियम का वातावरण बनाने के लिए इस रासायनिक तत्व का दबाव बढ़ाना आवश्यक है। कार्बन नैनोट्यूब स्पटरिंग द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। इनकी संख्या बढ़ाने के लिए ग्रेफाइट की छड़ में उत्प्रेरक लगाना आवश्यक है। अक्सर यह विभिन्न धातु समूहों का मिश्रण होता है। इसके अलावा, दबाव और छिड़काव के तरीके में भी बदलाव होता है। इस प्रकार, एक कैथोडिक जमा प्राप्त होता है, जहां कार्बन नैनोट्यूब बनते हैं। तैयार उत्पाद कैथोड के लंबवत बढ़ते हैं और बंडलों में एकत्र किए जाते हैं। वे 40 माइक्रोन लंबे हैं।

पृथक्करण। इस पद्धति का आविष्कार रिचर्ड स्माले ने किया था। इसका सार एक रिएक्टर में काम कर रहे विभिन्न ग्रेफाइट सतहों को वाष्पित करना है उच्च तापमानओह। रिएक्टर के तल पर ग्रेफाइट के वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप कार्बन नैनोट्यूब बनते हैं।

उन्हें ठंडा किया जाता है और एक ठंडी सतह के माध्यम से एकत्र किया जाता है। यदि पहले मामले में, तत्वों की संख्या 60% के बराबर थी, तो इस पद्धति से आंकड़ा 10% बढ़ गया। लेजर एब्सोलेशन विधि की लागत अन्य सभी की तुलना में अधिक महंगी है। एक नियम के रूप में, एकल-दीवार वाले नैनोट्यूब प्रतिक्रिया तापमान को बदलकर प्राप्त किए जाते हैं।

गैस चरण से बयान। 50 के दशक के अंत में कार्बन वाष्प जमाव विधि का आविष्कार किया गया था। लेकिन किसी ने कल्पना भी नहीं की थी कि इससे कार्बन नैनोट्यूब प्राप्त किए जा सकते हैं। तो, पहले आपको उत्प्रेरक के साथ सतह तैयार करने की आवश्यकता है। विभिन्न धातुओं के छोटे कण, उदाहरण के लिए, कोबाल्ट, निकल और कई अन्य, इसके रूप में काम कर सकते हैं। उत्प्रेरक बिस्तर से नैनोट्यूब निकलने लगते हैं। उनकी मोटाई सीधे उत्प्रेरित धातु के आकार पर निर्भर करती है। सतह को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, और फिर कार्बन युक्त गैस की आपूर्ति की जाती है। उनमें से मीथेन, एसिटिलीन, इथेनॉल आदि हैं। अमोनिया एक अतिरिक्त तकनीकी गैस के रूप में कार्य करता है। नैनोट्यूब प्राप्त करने की यह विधि सबसे आम है। प्रक्रिया स्वयं विभिन्न औद्योगिक उद्यमों में होती है, जिसके कारण बड़ी संख्या में ट्यूबों के निर्माण के लिए कम वित्तीय संसाधन खर्च किए जाते हैं। इस पद्धति का एक अन्य लाभ यह है कि ऊर्ध्वाधर तत्व किसी भी धातु के कणों से प्राप्त किए जा सकते हैं जो उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं। प्राप्त करना (कार्बन नैनोट्यूब सभी पक्षों से वर्णित हैं) सुओमी इजिमा के शोध के लिए संभव हो गया, जिन्होंने कार्बन संश्लेषण के परिणामस्वरूप एक माइक्रोस्कोप के तहत उनकी उपस्थिति को देखा।

मुख्य प्रकार

कार्बन तत्वों को परतों की संख्या द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। सबसे सरल प्रकार एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब हैं। उनमें से प्रत्येक की मोटाई लगभग 1 एनएम है, और उनकी लंबाई बहुत अधिक हो सकती है। यदि हम संरचना पर विचार करते हैं, तो उत्पाद हेक्सागोनल ग्रिड के साथ ग्रेफाइट लपेटने जैसा दिखता है। इसके शीर्ष पर कार्बन परमाणु हैं। इस प्रकार, ट्यूब में एक सिलेंडर का आकार होता है, जिसमें कोई सीम नहीं होती है। उपकरणों का ऊपरी भाग फुलरीन अणुओं से युक्त आवरणों से बंद होता है।

अगला प्रकार बहुपरत कार्बन नैनोट्यूब है। इनमें ग्रेफाइट की कई परतें होती हैं, जो एक सिलेंडर के आकार में मुड़ी होती हैं। उनके बीच 0.34 एनएम की दूरी बनाए रखी जाती है। इस प्रकार की संरचना का दो प्रकार से वर्णन किया गया है। पहले के अनुसार, मल्टीलेयर ट्यूब एक-दूसरे में नेस्टेड कई सिंगल-लेयर ट्यूब होते हैं, जो नेस्टिंग डॉल की तरह दिखते हैं। दूसरे के अनुसार, बहुपरत नैनोट्यूब ग्रेफाइट की एक शीट होती है जो अपने चारों ओर कई बार लपेटती है, जो मुड़े हुए अखबार की तरह दिखती है।

कार्बन नैनोट्यूब: अनुप्रयोग

तत्व नैनोमटेरियल्स के वर्ग के एक पूर्ण नए प्रतिनिधि हैं।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, उनके पास एक फ्रेम संरचना है, जो ग्रेफाइट या हीरे से गुणों में भिन्न है। यही कारण है कि उनका उपयोग अन्य सामग्रियों की तुलना में बहुत अधिक बार किया जाता है।

ताकत, झुकने, चालकता जैसी विशेषताओं के कारण, उनका उपयोग कई क्षेत्रों में किया जाता है:

• पॉलिमर के लिए योजक के रूप में;
• प्रकाश उपकरणों के लिए उत्प्रेरक, साथ ही दूरसंचार नेटवर्क में फ्लैट-पैनल डिस्प्ले और ट्यूब;
• विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अवशोषक के रूप में;
• ऊर्जा रूपांतरण के लिए;
• विभिन्न प्रकार की बैटरियों में एनोड का उत्पादन;
• हाइड्रोजन भंडारण;
• सेंसर और कैपेसिटर का निर्माण;
• कंपोजिट का उत्पादन और उनकी संरचना और गुणों को मजबूत करना।

कई वर्षों से, कार्बन नैनोट्यूब, जिसका अनुप्रयोग एक विशिष्ट उद्योग तक सीमित नहीं है, वैज्ञानिक अनुसंधान में उपयोग किया गया है। इस तरह की सामग्री की बाजार में कमजोर स्थिति है, क्योंकि बड़े पैमाने पर उत्पादन में समस्याएं हैं। दूसरा महत्वपूर्ण बिंदुकार्बन नैनोट्यूब की उच्च लागत है, जो इस तरह के पदार्थ का लगभग 120 डॉलर प्रति ग्राम है।

वे कई कंपोजिट के उत्पादन के लिए मुख्य तत्व के रूप में उपयोग किए जाते हैं, जिनका उपयोग कई खेल वस्तुओं के निर्माण में किया जाता है। एक अन्य उद्योग मोटर वाहन उद्योग है। इस क्षेत्र में कार्बन नैनोट्यूब की क्रियाशीलता प्रवाहकीय गुणों वाले पॉलिमर को समाप्त करने के लिए कम हो जाती है।

नैनोट्यूब की तापीय चालकता गुणांक काफी अधिक है, इसलिए उन्हें विभिन्न बड़े उपकरणों के लिए शीतलन उपकरण के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इनसे टिप्स भी बनाए जाते हैं, जो प्रोब ट्यूब से जुड़े होते हैं।

अनुप्रयोग की सबसे महत्वपूर्ण शाखा कंप्यूटर प्रौद्योगिकी है। नैनोट्यूब के लिए धन्यवाद, विशेष रूप से फ्लैट डिस्प्ले बनाए जाते हैं। उनकी मदद से, आप कंप्यूटर के समग्र आयामों को काफी कम कर सकते हैं, साथ ही इसके तकनीकी प्रदर्शन को भी बढ़ा सकते हैं। तैयार उपकरण मौजूदा तकनीकों से कई गुना बेहतर होंगे। इन अध्ययनों के आधार पर, उच्च-वोल्टेज किनेस्कोप बनाना संभव है।

समय के साथ, न केवल इलेक्ट्रॉनिक्स में, बल्कि चिकित्सा और ऊर्जा क्षेत्रों में भी ट्यूबों का उपयोग किया जाएगा।

उत्पादन

कार्बन टयूबिंग, जिसका उत्पादन दो प्रकारों के बीच वितरित किया जाता है, असमान रूप से वितरित किया जाता है।

यानी MWNTs, SWNTs की तुलना में बहुत अधिक कमाते हैं। दूसरा प्रकार तत्काल आवश्यकता के मामले में किया जाता है। विभिन्न कंपनियां लगातार कार्बन नैनोट्यूब का उत्पादन कर रही हैं। लेकिन वे व्यावहारिक रूप से मांग में नहीं हैं, क्योंकि उनकी लागत बहुत अधिक है।

प्रोडक्शन लीडर्स

आज, कार्बन नैनोट्यूब के उत्पादन में अग्रणी स्थान पर एशियाई देशों का कब्जा है, जो यूरोप और अमेरिका के अन्य देशों की तुलना में 3 गुना अधिक है। विशेष रूप से, जापान MWNT के निर्माण में लगा हुआ है। लेकिन कोरिया और चीन जैसे अन्य देश इस संकेतक में किसी भी तरह से कमतर नहीं हैं।

रूस में उत्पादन

कार्बन नैनोट्यूब का घरेलू उत्पादन अन्य देशों से काफी पीछे है। वास्तव में, यह सब इस क्षेत्र में अनुसंधान की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। यह देश में वैज्ञानिक और तकनीकी केंद्र बनाने के लिए पर्याप्त वित्तीय संसाधन आवंटित नहीं करता है। बहुत से लोग नैनोटेक्नोलॉजी के क्षेत्र में विकास को स्वीकार नहीं करते हैं क्योंकि वे नहीं जानते कि इसका उपयोग उद्योग में कैसे किया जा सकता है। इसलिए, अर्थव्यवस्था का एक नए रास्ते पर संक्रमण काफी कठिन है।

इसलिए, रूस के राष्ट्रपति ने एक फरमान जारी किया, जो कार्बन तत्वों सहित नैनो प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों के विकास को इंगित करता है। इन उद्देश्यों के लिए, एक विशेष विकास और प्रौद्योगिकी कार्यक्रम बनाया गया था।

आदेश के सभी बिंदुओं को पूरा करने के लिए, Rosnanotech कंपनी बनाई गई थी। इसके कामकाज के लिए राज्य के बजट से एक महत्वपूर्ण राशि आवंटित की गई थी। यह वह है जिसे औद्योगिक क्षेत्र में कार्बन नैनोट्यूब के विकास, उत्पादन और परिचय की प्रक्रिया को नियंत्रित करना चाहिए। आवंटित राशि को विभिन्न अनुसंधान संस्थानों और प्रयोगशालाओं के निर्माण पर खर्च किया जाएगा, और घरेलू वैज्ञानिकों की मौजूदा उपलब्धियों को भी मजबूत करेगा। साथ ही, इन निधियों का उपयोग कार्बन नैनोट्यूब के उत्पादन के लिए उच्च गुणवत्ता वाले उपकरण खरीदने के लिए किया जाएगा। यह उन उपकरणों का भी ध्यान रखने योग्य है जो मानव स्वास्थ्य की रक्षा करेंगे, क्योंकि यह सामग्री कई बीमारियों का कारण बनती है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, पूरी समस्या धन जुटाने की है। ज्यादातर निवेशक अनुसंधान और विकास में निवेश नहीं करना चाहते हैं, खासकर लंबे समय के लिए। सभी व्यवसायी लाभ देखना चाहते हैं, लेकिन नैनोडेवलपमेंट में वर्षों लग सकते हैं। यह वही है जो छोटे और मध्यम आकार के व्यवसायों के प्रतिनिधियों को पीछे हटाता है। इसके अलावा, सरकारी निवेश के बिना, नैनोमटेरियल्स के उत्पादन को पूरी तरह से शुरू करना संभव नहीं होगा।

एक अन्य समस्या कानूनी ढांचे की कमी है, क्योंकि व्यवसाय के विभिन्न चरणों के बीच कोई मध्यवर्ती लिंक नहीं है। इसलिए, कार्बन नैनोट्यूब, जिसका उत्पादन रूस में मांग में नहीं है, के लिए न केवल वित्तीय, बल्कि मानसिक निवेश की भी आवश्यकता होती है। जबकि रूसी संघ एशिया के उन देशों से दूर है, जो नैनो टेक्नोलॉजी के विकास में अग्रणी हैं।

आज, इस उद्योग में विकास मास्को, तांबोव, सेंट पीटर्सबर्ग, नोवोसिबिर्स्क और कज़ान में विभिन्न विश्वविद्यालयों के रासायनिक विभागों में किया जाता है। कार्बन नैनोट्यूब के प्रमुख निर्माता ग्रैनैट कंपनी और टैम्बोव में कोम्सोमोलेट्स प्लांट हैं।

सकारात्मक और नकारात्मक पक्ष

फायदों के बीच, कार्बन नैनोट्यूब के विशेष गुणों को अलग किया जा सकता है। वे एक टिकाऊ सामग्री हैं जो यांत्रिक प्रभावों के प्रभाव में नहीं गिरती हैं। इसके अलावा, वे झुकने और खींचने के लिए अच्छी तरह से काम करते हैं। यह बंद फ्रेम संरचना द्वारा संभव बनाया गया है। उनका आवेदन एक उद्योग तक सीमित नहीं है। ट्यूबों ने मोटर वाहन, इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा और ऊर्जा में आवेदन पाया है।

एक बड़ा नुकसान है नकारात्मक प्रभावमानव स्वास्थ्य पर।

नैनोट्यूब के कण, मानव शरीर में मिलने से घातक ट्यूमर और कैंसर का उदय होता है।

एक अनिवार्य पक्ष इस उद्योग का वित्तपोषण है। बहुत से लोग विज्ञान में निवेश नहीं करना चाहते, क्योंकि लाभ कमाने में लंबा समय लगता है। और अनुसंधान प्रयोगशालाओं के संचालन के बिना नैनो प्रौद्योगिकी का विकास असंभव है।

निष्कर्ष

कार्बन नैनोट्यूब नवीन तकनीकों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कई विशेषज्ञ आने वाले वर्षों में इस उद्योग के विकास की भविष्यवाणी करते हैं। उत्पादन क्षमताओं में उल्लेखनीय वृद्धि होगी, जिससे माल की लागत में कमी आएगी। घटती कीमतों के साथ, ट्यूब बहुत मांग में होंगे, और कई उपकरणों और उपकरणों के लिए एक अनिवार्य सामग्री बन जाएंगे।

तो, हमने पाया कि ये उत्पाद क्या हैं।

कार्बन नैनोट्यूब पॉलिमर में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त उनके अद्वितीय यांत्रिक, विद्युत और थर्मल गुणों के लिए जाने जाते हैं। 1000 GPa के यंग मापांक और 60 GPa की तन्य शक्ति को व्यक्तिगत संरचना पर मापा गया। ये आंकड़े पारंपरिक इंजीनियरिंग प्लास्टिक की तुलना में अधिक परिमाण के कई आदेश हैं। उच्च विद्युत और तापीय चालकता भी प्रयोगात्मक रूप से स्थापित की गई है, जिसमें उनके मूल्य धातुओं के निकट या उससे अधिक हैं। उत्पाद गुणों और आकार का यह संयोजन, आधुनिक बहुलक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों के साथ संगत, नई संरचनात्मक सामग्री के निर्माण को सुनिश्चित करता है।

वाणिज्यिक अनुप्रयोग
पॉलिमर को एंटीस्टेटिक और प्रवाहकीय गुण प्रदान करने के लिए कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग अब एक व्यावसायिक अभ्यास है और इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑटोमोटिव जैसे उद्योगों में फैल रहा है। चित्र 1 एक संरचनात्मक थर्मोप्लास्टिक की चालकता की एक विशिष्ट छवि दिखाता है। बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब के मामले में बिजली के संचरण को प्राप्त करने के लिए प्रवाहकीय कार्बन ब्लैक की तुलना में 5-10 गुना कम हो सकता है। इसी तरह की तुलना थर्मोसेट रेजिन जैसे एपॉक्सी में की जाती है, लेकिन बहुत कम भरण पर। इस घटना को परकोलेशन (रिसाव) के सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है: इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के लिए एक पथ बनाया जाता है जब कण एक-दूसरे के बहुत करीब होते हैं या अंतःस्रावी सीमा तक पहुंच जाते हैं। उच्च अनुपात (लंबाई/व्यास) के साथ फाइबर संरचनाएं विद्युत संपर्कों की संख्या में वृद्धि करती हैं और अधिक समान पथ प्रदान करती हैं। अंतिम उत्पाद (जैसे इंजेक्शन ढाला भागों) में हाइड्रोकार्बन नैनोट्यूब का ज्यामितीय अनुपात आमतौर पर शॉर्ट कार्बन फाइबर की तुलना में 100 से अधिक होता है (<30) и техническим углеродом (>एक)। यह किसी दिए गए प्रतिरोधकता के लिए आवश्यक कम खुराक की व्याख्या करता है। राल प्रकार, चिपचिपाहट और बहुलक प्रसंस्करण विधि के आधार पर छिद्रण व्यवहार भिन्न हो सकता है।

चावल। अंजीर। 1. कार्बन भराव की सामग्री पर विद्युत चालकता की निर्भरता: कार्बन नैनोट्यूब, अत्यधिक प्रवाहकीय कार्बन ब्लैक, मानक कार्बन ब्लैक।

कम भराव सामग्री कई लाभ प्रदान कर सकती है जैसे कि बेहतर प्रक्रियात्मकता, दिखावटसतहों, कम शिथिलता, मूल बहुलक के यांत्रिक गुणों को बनाए रखने की क्षमता में वृद्धि। इन लाभों ने बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब को प्रवाहकीय बहुलक अनुप्रयोगों में शामिल किया है, तालिका 1। इन अनुप्रयोगों में, वे लागत/प्रदर्शन के आधार पर या आधार पर अत्यधिक प्रवाहकीय कार्बन ब्लैक और कार्बन फाइबर जैसे एडिटिव्स के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं। अद्वितीय विशेषताएं जो संभव नहीं हैं। उत्पाद विनिर्देशों के लिए पहुंचें या उठाएं।

तालिका 1. MWCNTs के साथ प्रवाहकीय पॉलिमर के वाणिज्यिक अनुप्रयोग।

प्लास्टिक या इलास्टोमर्स में MWCNTs का समावेश रबर के यौगिकों और थर्मोप्लास्टिक्स में उपयोग किए जाने वाले अपेक्षाकृत मानक उपकरणों पर आधारित है, जैसे कि फाइन स्क्रू एक्सट्रूडर और आंतरिक मिक्सर। नैनोसिल एमडब्ल्यूसीएनटी की आपूर्ति पाउडर के रूप में (नैनोसिल® 7000) या थर्मोप्लास्टिक कॉन्संट्रेट (प्लास्टीसिल™) में की जा सकती है।

संरचनात्मक उद्देश्यों के लिए मिश्रित सामग्री का उपयोग
कार्बन नैनोट्यूब की असाधारण ताकत बनाने में लाभकारी उपयोग होता है विभिन्न प्रकारकार्बन फाइबर और एपॉक्सी रेजिन से बनी मिश्रित सामग्री पर आधारित खेल सामग्री। एक बंधन चरण (जैसे एपॉक्सी या पॉलीयुरेथेन) के साथ समावेशन की सुविधा के लिए, कार्बन नैनोट्यूब को आमतौर पर सतह पर रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है। फाइबर प्रबलित मिश्रित सामग्री पर मापा गया मानक सुधार ताकत और गतिशील भार में 10 से 50% है। वृद्धि का यह स्तर किसी दिए गए सम्मिश्र के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है, जो आमतौर पर राल के गुणों द्वारा सीमित होता है।

नई तरक्की
कार्बन नैनोट्यूब जैसी असाधारण पतली प्रवाहकीय संरचनाओं का एक नेटवर्क भी पतली फिल्म प्रौद्योगिकी में नए अवसर प्रदान करता है, जिसमें स्थायी रूप से प्रवाहकीय एंटीस्टेटिक पारदर्शी और प्रवाहकीय कोटिंग्स, बेहतर यांत्रिक गुण और रासायनिक प्रतिरोध में वृद्धि शामिल है। अत्यधिक प्रवाहकीय पारदर्शी फिल्म प्रौद्योगिकियां विकसित की जा रही हैं जो निकट भविष्य में धातु ऑक्साइड प्रौद्योगिकियों के साथ प्रतिस्पर्धा करेंगी, जैसे कि फ्लैट पैनल डिस्प्ले में पारदर्शी इलेक्ट्रोड बनाने के लिए आज इस्तेमाल की जाने वाली इंडियम टिन ऑक्साइड स्पटरिंग तकनीक और लचीले डिस्प्ले जैसे अधिक सीमित डिजाइन।
बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करते हुए एक आधुनिक कागज उत्पादन तकनीक विकसित की गई है। इस तरह के कागज का उपयोग कार के दर्पणों को आइसिंग, अंडरफ्लोर हीटिंग और अन्य हीटिंग उपकरणों से बचाने के लिए अधिक लचीली थर्मल बैरियर कोटिंग बनाने के लिए किया जाता है।
कम मात्रा में पॉलिमर में MWCNTs को जोड़कर प्राप्त की गई नई संपत्तियों में अनुसंधान चल रहा है, जैसे कि अग्नि प्रतिरोध और सड़ांध-रोधी, जिससे नए उत्पादों का विकास हो सकता है जो अधिक पर्यावरण के अनुकूल हैं और मौजूदा सामग्रियों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करते हैं। लागत बचत।

प्रबलित इलास्टोमर्स
टायर और अन्य औद्योगिक रबर में रबर को मजबूत करने के लिए कार्बन ब्लैक और अन्य पाउडर फिलर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। फॉर्मूलेशन में ताकत और कठोरता को वांछित स्तर (वजन से 50% से अधिक) तक बढ़ाने के लिए फिलर लोडिंग का उच्च स्तर हो सकता है, लेकिन कुछ अनुप्रयोगों में लचीलेपन की कमी होती है। नैनोसिल® 7000 जैसे बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब के साथ 5-10% भरने की जगह उच्च प्रदर्शन इलास्टोमर्स में बेहतर लोच के साथ समान स्तर की ताकत और कठोरता प्रदान कर सकती है, जो पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में यांत्रिक गुणों का एक नया संतुलन पेश करती है।

वाणिज्यिक उद्देश्यों के लिए कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग अब एक वास्तविकता है जो अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रही है। इसका मतलब यह है कि उन्हें उद्योग द्वारा एक मूल्य वर्धित घटक के रूप में स्वीकार किया जाता है, जो अन्य विकल्पों के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं जो उद्योग मानकों द्वारा शासित होते हैं। वर्तमान में, कार्बन नैनोट्यूब के नए उपयोगी और अप्रत्याशित गुणों पर शोध चल रहा है जो पॉलिमर उद्योग में अपनी पैठ बढ़ाएंगे।

कानागावा विश्वविद्यालय (बेशक, यह जापान है) के वैज्ञानिक न केवल संपर्क के बिना, बल्कि चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताओं को बदले बिना एक उत्तोलन वस्तु को नियंत्रित करने में सक्षम थे। यह सब मैग्नेट के विशेष विन्यास (उन्हें एक बिसात पैटर्न में रखा गया है) और फ्लोटिंग डिस्क पर लेजर के प्रभाव के कारण संभव हुआ। लेज़र इस तरह से कार्य करता है कि डिस्क का किनारा गर्म हो जाता है, तापमान में अंतर होता है और डिस्क बीम के बाद चलती है। यहाँ यह सब कैसा दिखता है:

और भी अधिक रोचक तथ्य Polarzno.kg . साइट पर पाया जा सकता है

अंटार्कटिक ध्रुवीय स्टेशन पर एक अजीबोगरीब क्रिसमस

हम में से प्रत्येक ने क्रिसमस को अलग तरह से मनाया। कोई आमतौर पर इस दिन को छुट्टी के रूप में नहीं पहचानता, कोई दोस्तों के साथ मनाता है, कोई गर्म मौसम में जाता है। लेकिन अंटार्कटिक स्टेशन के वैज्ञानिकों ने उड़ान में एक विशेष टेलीस्कोप लॉन्च करने का फैसला किया, जिसका वजन 1.8 टन था। यह एक समताप मंडलीय दूरबीन है जो तारा निर्माण और ग्रह निर्माण की प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए कई महत्वपूर्ण कार्य करता है। यह उपकरण बाहरी अंतरिक्ष का अध्ययन करते हुए करीब 30 किलोमीटर की ऊंचाई पर मंडराएगा। खगोलविदों के अनुसार, ऐसी दूरबीनें कक्षीय दूरबीनों की तुलना में सस्ती होती हैं, और उनके संचालन की लागत कक्षीय दूरबीनों के संचालन की लागत से बहुत कम होती है।

कार्बन ट्यूब स्वास्थ्य के लिए खतरनाक हैं

एडिनबर्ग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने पाया है कि कार्बन नैनोट्यूब एस्बेस्टस से कम (या शायद अधिक) हानिकारक नहीं हैं। बात यह है कि ट्यूब स्वयं बहुत पतली है (मानव प्रतिरक्षा प्रणाली ऐसे आयामों के लिए डिज़ाइन नहीं की गई है), लेकिन लंबी है। इस प्रकार, फेफड़े में प्रवेश करने से, नैनोट्यूब फेफड़े को प्रभावित करता है, और प्रतिरक्षा प्रणाली ऐसे "पड़ोसी" से बिल्कुल भी नहीं लड़ती है। अब तक, यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि कार्बन नैनोट्यूब सामग्री के साथ दीर्घकालिक संपर्क के मामले में मानव शरीर में नैनोट्यूब जमा होंगे या नहीं। लेकिन अल्पावधि में भी यह सब मानव स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकता है।

अगर किसी को दिलचस्पी है, तो आप अंग्रेजी में विस्तृत जानकारी प्राप्त कर सकते हैं

एम. एम। मिखनेव, एन। एन। ईशिना, वी। एन। नागोवित्सिन

HOHEYCOMB पैनलों के निर्माण के दौरान चिपकने वाले बंधुआ संयुक्त पैरामीटर का निर्धारण

पेपर चिपकने वाली संयुक्त त्वचा जैकेट - हनीकोम्ब फिलर के ताकत मानदंड को शामिल करता है।

चिपकने वाली पट्टिका की सैद्धांतिक ऊंचाई की गणना, जो निर्मित मधुकोश पैनलों की संरचनात्मक विशेषताओं के आधार पर चिपकने वाले संयुक्त की आवश्यक ताकत के लिए आवश्यक है, प्रस्तुत की गई है।

कीवर्ड: मधुकोश पैनल, चिपकने वाला बंधुआ संयुक्त, शक्ति मानदंड।

© मिखनेव एम.एम., ईशिना एन.एन., नागोवित्सिन वी.एन., 2011

एम। एम। सिमुनिन, एस। वी। खार्तोव, आई। वी। नेम्त्सेव, ए। वी। शिवर्स्की, ए। एस। वोरोनिन

कार्बन नैनोट्यूब के साथ संशोधित झरझरा एनोडिक एल्यूमीनियम ऑक्साइड की आकृति विज्ञान *

कार्बन नैनोट्यूब के संश्लेषण के लिए एक सब्सट्रेट बनाने के साधन के रूप में, कार्बन नैनोट्यूब के साथ एनोडिक एल्यूमिना को संशोधित करने के लिए एक प्रायोगिक तकनीक विकसित की गई है। सक्रिय नैनो-बालों वाली सामग्री के गठन के मध्यवर्ती चरण में झरझरा एनोडिक एल्यूमिना की आकृति विज्ञान पर विचार किया जाता है।

कीवर्ड: कार्बन नैनोट्यूब, झरझरा एल्यूमिना, उत्प्रेरक सबस्ट्रेट्स, नैनोमेम्ब्रेन।

इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग में कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) एक बहुत ही सामान्य सामग्री है। इस मामले में सबसे बड़ी सफलता उत्सर्जन तकनीक में हासिल हुई है। दुर्भाग्य से, कार्बन नैनोट्यूब का एक घना "जंगल" एक समान उत्सर्जक सतह है जो पहले से ही नैनोट्यूब के सिरों से अपेक्षाकृत कम दूरी पर है, इसलिए निर्देशित, दूर से दूरी वाले नैनोट्यूब का संश्लेषण एक तत्काल वैज्ञानिक समस्या है। इसके अलावा, निर्देशित कार्बन नैनोट्यूब का उत्पादन कई तकनीकी कठिनाइयों से जुड़ा है, उदाहरण के लिए, एक मार्गदर्शक क्षेत्र की शुरूआत या सीएनटी विकास के दौरान वाष्प-गैस मिश्रण प्रवाह के वेग और एकरूपता का सटीक नियंत्रण। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक नए प्रकार के झिल्ली बनाने के लिए अलग ऊर्ध्वाधर कार्बन नैनोट्यूब की एक सरणी प्राप्त करना भी महत्वपूर्ण है - सक्रिय नैनोमेम्ब्रेन, विशेष रूप से, एनईएमएस झिल्ली, जिसमें प्रत्येक नैनोपोर में 2 स्वतंत्र इलेक्ट्रोड होते हैं (एनईएमएस झिल्ली के मामले में, एक इलेक्ट्रोड अपनी यांत्रिक स्थिति को नियंत्रित करने में सक्षम है)। यह दृष्टिकोण सक्रिय नैनोफाइबर सामग्री के अनुप्रयोगों में से एक है, जिसकी अवधारणा और तकनीक लेखकों द्वारा विकसित की जा रही है।

आगे की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले नैनोट्यूब की एक सरणी प्राप्त करने का एक आशाजनक तरीका निर्देशित नैनोट्यूब का संश्लेषण है।

एनोडिक एल्यूमिना के छिद्रों में। इस मामले में, उपरोक्त दोनों समस्याओं को एक साथ हल किया जाता है। इस प्रकार, नैनोट्यूब के साथ संशोधित झरझरा एनोडिक एल्यूमिना (पीएओए) के आकारिकी का अध्ययन एक जरूरी वैज्ञानिक समस्या प्रतीत होती है।

नमूने प्राप्त करने की विधि। पहले प्रकार के नमूने PAAO हैं जिनमें छिद्रों और सतह पर कार्बन नैनोट्यूब हैं। उनका गठन निम्नलिखित विधि द्वारा किया गया था। A0 ग्रेड एल्यूमीनियम पन्नी को 40 मिनट के लिए ऑक्सालिक इलेक्ट्रोलाइट में 70 mA के वर्तमान में गैल्वेनोस्टैटिक मोड में एनोडाइज़ किया गया था। एनोडाइजिंग के परिणामस्वरूप झरझरा एनोडिक ऑक्साइड की 15 माइक्रोन परत का निर्माण हुआ। परिणामी PAAO को कार्बन नैनोट्यूब विकास उत्प्रेरक अग्रदूत के साथ लगाया गया था, जिसके बाद उन्हें उत्प्रेरक इथेनॉल पायरोलिसिस विधि द्वारा संश्लेषित किया गया था।

दूसरे प्रकार के नमूने PAAO हैं जिनमें छिद्रों में केवल कार्बन नैनोट्यूब होते हैं, जिन्हें CNTs को उजागर करने के लिए एक तरल विधि द्वारा उकेरा गया था। नमूना टाइप 1 के समान एक विधि द्वारा प्राप्त किया गया था, हालांकि, सीएनटी के संश्लेषण के बाद, नैनोट्यूब को यांत्रिक रूप से पीएओए की सतह से हटा दिया गया था, इस प्रकार केवल नैनोट्यूब को छिद्रों में छोड़ दिया गया था, और फिर पीएओए को एक CrO3-H3PO4-tr avitel में उकेरा गया था। .

* काम को 2009-2013 के लिए संघीय लक्ष्य कार्यक्रम "नवोन्मेषी रूस के वैज्ञानिक और वैज्ञानिक-शैक्षणिक कर्मियों" द्वारा समर्थित किया गया था।

नमूनों के अध्ययन के लिए पद्धति। सतह आकारिकी का अध्ययन विधि के अनुसार हायची बी5500 माइक्रोस्कोप पर द्वितीयक इलेक्ट्रॉन मोड में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) को स्कैन करके किया गया था। नमूना तैयार करने के दौरान, नमूनों ने उच्च यांत्रिक शक्ति और जनजातीय प्रतिरोध दिखाया; इसलिए, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए सामग्री के यांत्रिक प्रसंस्करण के मानक तरीकों से नमूने तैयार किए गए थे।

शोध का परिणाम। SEM अध्ययनों से पता चला है कि टाइप 1 नमूनों की सतह (चित्र 1) कार्बन नैनोट्यूब (चित्र 1a) की एक घनी बुनी हुई परत है, जो PAAO सतह पर अग्रदूत से बने अवशिष्ट उत्प्रेरक के कारण है, लेकिन अंदर नहीं फंसती है छिद्र। नमूने की सतह पर, कार्बन नैनोट्यूब परत के टूटने के क्षेत्र पाए गए (चित्र 1 बी), जिसके तहत कार्बन नैनोट्यूब के साथ PAAO छिद्र दिखाई दे रहे हैं।

एल्यूमीनियम ऑक्साइड के छिद्रों का सेल व्यास लगभग 100 एनएम है, जबकि स्वयं एल्यूमीनियम ऑक्साइड की कोशिकाओं में छिद्रों का व्यास 30-50 एनएम है। एल्यूमिना में छिद्र व्यास कार्बन नैनोट्यूब के व्यास के साथ सहसंबद्ध होते हैं, जो 30-50 एनएम की सीमा में भी होते हैं। जाहिर है, छिद्र व्यास उत्प्रेरक कण के व्यास को निर्धारित करता है, जो इसमें अग्रदूत से बनता है। बदले में, यह ज्ञात है कि उत्प्रेरक कणों का व्यास नैनोट्यूब का व्यास निर्धारित करता है, इस प्रकार, एनोडिक एल्यूमिना के छिद्रों का व्यास नैनोट्यूब का व्यास निर्धारित करता है।

टाइप 2 (चित्र 2) के नमूने PAAO कोशिकाओं (चित्र 2a) की दीवारों द्वारा एक दूसरे से पृथक कार्बन नैनोट्यूब की एक सरणी हैं। SEM छवि स्पष्ट रूप से इंगित करती है कि कार्बन नैनोट्यूब का व्यास सख्ती से छिद्रों के व्यास के साथ मेल खाता है जिसमें वे स्थित हैं और उन्हें पूरी तरह से भरते हैं।

चावल। अंजीर। 1. गठन के एक मध्यवर्ती चरण में नैनो-बालों वाली सामग्री के नमूने की सतह का दृश्य, एसईएम छवियां: कार्बन नैनोट्यूब की एक बुनी हुई परत; बी - छिद्र कोशिकाओं के साथ कार्बन नैनोट्यूब

चावल। अंजीर। 2. गठन के मध्यवर्ती चरण में नैनो-बालों वाली सामग्री के नमूने की सतह का दृश्य, SEM चित्र:

ए - शीर्ष दृश्य; बी - 30o . के कोण पर

PAAO की तरल नक़्क़ाशी ने CNTs के संपर्क में आने का कारण बना जो छिद्रों में थे (चित्र 2b)। परिणामी स्पाइक्स के पहलू अनुपात का अनुमान एकता के क्रम के मूल्य पर लगाया जा सकता है।

सीएनटी की उभरी हुई युक्तियों को लंबा करने के लिए आगे की नक़्क़ाशी पीएएए सामग्री में गुहाओं की उपस्थिति की ओर ले जाती है, जो इसे अंजीर में दिखाई गई एकरूपता से वंचित करती है। 2.

कार्बन नैनोट्यूब के साथ PAAO के संशोधन से प्रत्येक छिद्र में उनकी उपस्थिति होती है, जिसका उपयोग कार्बन नैनोट्यूब के आधार पर अलग-अलग एकल-बिंदु उत्सर्जक बनाने के लिए किया जा सकता है। इस दृष्टिकोण के ढांचे के भीतर, एक नए प्रकार की झिल्लियों, सक्रिय नैनोमेम्ब्रेन के निर्माण के संबंध में, निम्नलिखित पर ध्यान दिया जा सकता है। प्राप्त परिणाम हमें अगले चरण में आगे बढ़ने की अनुमति देते हैं, जिसमें गैर-एनईएमएस छिद्रों से एनईएमएस छिद्रों के माध्यम से एक मोनोलेयर में संक्रमण शामिल है।

नियोजित कार्य में कार्बन नैनोट्यूब के साथ एक ढांकता हुआ मैट्रिक्स के स्थानीय रेखांकन के लिए एक तकनीकी संचालन का विकास, छिद्रों के माध्यम से आउटलेट छेद के व्यास को स्व-विनियमन करने के लिए एक विधि का कार्यान्वयन और गठन के लिए एक प्रक्रिया का विकास शामिल है। माइक्रोमीटर छिद्रों के साथ एक वाहक झिल्ली, जो एनईएमएस छिद्रों के एक मोनोलेयर की यांत्रिक शक्ति को सुनिश्चित करता है। आज तक, लेखकों द्वारा प्रयोगात्मक रूप से इन परिचालनों के अंतर्निहित प्रभावों की व्यवहार्यता की पुष्टि की गई है।

1. अनंतराम एम. पी. लियोनार्ड एफ. कार्बन नैनोट्यूब इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का भौतिकी // भौतिकी में प्रगति पर रिपोर्ट / भौतिकी प्रकाशन संस्थान। 2006. नंबर 69. आर 507-561।

2. मंगल के अनुरूप भूभाग पर पोर्टेबल एक्स-रे विवर्तन/एक्स-रे फ़्लोरेसेंस उपकरण का क्षेत्र परिनियोजन/पी. सर्राज़िन//पाउडर विवर्तन। 2005 वॉल्यूम। 20. पी। 128-133।

3. खार्तोव एस.वी. इंटीग्रल एनईएमएस संरचनाओं पर आधारित सक्रिय मेटामटेरियल // वेस्टनिक सिबगौ। 2009. अंक। 4 (25)। सी 49-53।

4. कोमारोव आई.ए., सिमुनिन एम.एम. इलेक्ट्रॉनिक्स में कार्बन नैनोट्यूब के विकास के लिए उत्प्रेरक नैनोकणों का गठन // माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और सूचना विज्ञान: सार। रिपोर्ट good एम.: एमआईईटी, 2008. एस. 11.

5. Bobrinetsky I. I., Nevolin V. K., Simunin M. M. इथेनॉल के गैस चरण से उत्प्रेरक पायरोलिसिस द्वारा कार्बन नैनोट्यूब के उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी // रासायनिक प्रौद्योगिकी। 2007. नंबर 2. एस 58-62।

6. परमाणु बल और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के तरीकों द्वारा कार्बन नैनोमटेरियल का अध्ययन / I. I. Bobrinetsky [et al।] // Izvestiya vuzov। इलेक्ट्रॉनिक्स। 2007. नंबर 4. एस। 3-6।

7. उत्प्रेरक के लिए सूक्ष्म तंत्र एकल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब / जे। गैविलेट // कार्बन के विकास में सहायता करते हैं। 2002. नंबर 40. आर। 1649-1663।

एम। एम। सिमुनिन, एस। वी। खार्तोव, आई। वी। नेम्त्सेव, ए। वी। शिवर्सकी, ए। एस। वोरोनिन

कार्बन नैनो-ट्यूब द्वारा संशोधित झरझरा एनोडिक एल्यूमीनियम ऑक्साइड की आकृति विज्ञान

कार्बन नैनो-ट्यूब द्वारा एल्यूमीनियम के एनोड ऑक्साइड के संशोधन की प्रायोगिक तकनीक विकसित की गई है। सक्रिय नैनो-फाइबर सामग्री के गठन के मध्यवर्ती चरण में एल्यूमीनियम ऑक्साइड के झरझरा एनोड की आकृति विज्ञान पर विचार किया जाता है।

कीवर्ड: कार्बन नैनोट्यूब, झरझरा एल्यूमीनियम ऑक्साइड, उत्प्रेरक सबस्ट्रेट्स, नैनोमेम्ब्रेन।

© सिमुनिन एम.एम., खार्तोव एस.वी., नेम्त्सेव आई.वी., शिवर्स्की ए.वी., वोरोनिन ए.एस., 2011