ક્લસ્ટરોનો બીજો વર્ગ વિસ્તરેલ નળાકાર કાર્બન રચનાઓ હતો, જે પાછળથી, તેમની રચનાને સ્પષ્ટ કર્યા પછી, "કહેવાય છે. કાર્બન નેનોટ્યુબ"(CNTs). CNTs મોટા હોય છે, ક્યારેક તો અતિ-મોટા (10 6 અણુઓથી વધુ) કાર્બન અણુઓમાંથી બનેલા અણુઓ.

લાક્ષણિક બ્લોક ડાયાગ્રામસિંગલ-દિવાલો CNT અને તેની કમ્પ્યુટર ગણતરીનું પરિણામ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સફિગમાં બતાવેલ છે. 3.1. સફેદ રેખાઓ તરીકે દર્શાવવામાં આવેલા તમામ ષટ્કોણ અને પંચકોણના શિરોબિંદુઓ પર, sp 2 વર્ણસંકરીકરણની સ્થિતિમાં કાર્બન અણુઓ છે. ખાતરી કરવા માટે કે CNT ફ્રેમવર્કનું માળખું સ્પષ્ટપણે દૃશ્યમાન છે, કાર્બન અણુઓ અહીં દર્શાવવામાં આવ્યા નથી. પરંતુ તેમની કલ્પના કરવી મુશ્કેલ નથી. ગ્રે ટોન CNT ની બાજુની સપાટીના મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સનો દેખાવ દર્શાવે છે.

ફિગ 3.1

થિયરી બતાવે છે કે એક-દિવાલોવાળી CNT ની બાજુની સપાટીની રચનાને ગ્રેફાઇટના એક સ્તરને ટ્યુબમાં ફેરવવામાં આવે છે તે રીતે કલ્પના કરી શકાય છે. તે સ્પષ્ટ છે કે આ સ્તરને ફક્ત તે જ દિશામાં ફોલ્ડ કરી શકાય છે જેમાં ષટ્કોણ જાળી બંધ હોય ત્યારે તેની સાથે ગોઠવાયેલ હોય. નળાકાર સપાટી. તેથી, CNT માં વ્યાસનો માત્ર ચોક્કસ સમૂહ હોય છે અને તેનું વર્ગીકરણ કરવામાં આવે છે દ્વારાષટ્કોણ જાળીના ફોલ્ડિંગની દિશા સૂચવતા વેક્ટર. CNT ના ગુણધર્મોમાં દેખાવ અને વિવિધતા બંને આના પર નિર્ભર છે. ફિગ. 3.2 માં ત્રણ લાક્ષણિક વિકલ્પો બતાવવામાં આવ્યા છે.

સંભવિત CNT વ્યાસનો સમૂહ ઓવરલેપ થાય છે શ્રેણી 1 nm કરતા સહેજ ઓછા થી લઈને ઘણા દસ નેનોમીટર સુધી. એ લંબાઈ CNT દસ માઇક્રોમીટર સુધી પહોંચી શકે છે. રેકોર્ડ દ્વારા CNT ની લંબાઈ પહેલાથી જ 1 mm ની મર્યાદાને વટાવી ગઈ છે.

પૂરતા પ્રમાણમાં લાંબા સીએનટી (જ્યારે લંબાઈવ્યાસમાં ઘણો મોટો) એક-પરિમાણીય સ્ફટિક તરીકે ગણી શકાય. તેમના પર તમે "એકમ કોષ" ને અલગ કરી શકો છો, જે ટ્યુબની ધરી સાથે ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય છે. અને આ લાંબા કાર્બન નેનોટ્યુબના કેટલાક ગુણધર્મોમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે.

ગ્રેફાઇટ સ્તરના રોલઅપ વેક્ટર પર આધાર રાખીને (નિષ્ણાતો કહે છે: “માંથી ચિરાલિટી") નેનોટ્યુબ વાહક અને સેમિકન્ડક્ટર બંને હોઈ શકે છે. કહેવાતા "સેડલ" સ્ટ્રક્ચરના CNT હંમેશા એકદમ ઊંચી, "ધાતુ" વિદ્યુત વાહકતા ધરાવે છે.

ચોખા. 3.2

છેડે CNT ને બંધ કરતા "ઢાંકણા" પણ અલગ હોઈ શકે છે. તેઓ વિવિધ ફુલરેન્સના "અર્ધ" નો આકાર ધરાવે છે. તેમના મુખ્ય વિકલ્પો ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે. 3.3.

ચોખા. 3.3 સિંગલ-દિવાલોવાળા CNT ના "કવર" માટેના મુખ્ય વિકલ્પો

પણ છે મલ્ટિવોલ્ડ CNTs. તેમાંના કેટલાક સ્ક્રોલમાં વળેલા ગ્રેફાઇટના સ્તર જેવા દેખાય છે. પરંતુ મોટાભાગનામાં એક-બીજામાં દાખલ કરાયેલી સિંગલ-લેયર ટ્યુબનો સમાવેશ થાય છે, જે વાન ડેર વાલ્સ દળો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે. જો એક-દિવાલો CNTsલગભગ હંમેશા lids સાથે આવરી લેવામાં આવે છે, પછી મલ્ટિવોલ્ડ CNTsતેઓ પણ આંશિક રીતે ખુલ્લા છે. તેઓ સામાન્ય રીતે સિંગલ-વોલ્ડ CNTs કરતાં ઘણી વધુ નાની માળખાકીય ખામીઓ દર્શાવે છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં એપ્લિકેશનો માટે, પછીનાને હજુ પણ પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે.

સીએનટી ફક્ત સીધા જ નહીં, પણ વળાંકવાળા પણ વધે છે, "ઘૂંટણ" બનાવવા માટે વળે છે અને ટોરસના રૂપમાં સંપૂર્ણ રીતે વળેલું પણ છે. ઘણીવાર, ઘણા સીએનટી એકબીજા સાથે ચુસ્તપણે જોડાયેલા હોય છે અને "બંડલ્સ" બનાવે છે.

નેનોટ્યુબ માટે વપરાતી સામગ્રી

કાર્બન નેનોટ્યુબ (CNTs) ના સંશ્લેષણ માટેની પદ્ધતિઓનો વિકાસ સંશ્લેષણ તાપમાન ઘટાડવાના માર્ગને અનુસરે છે. ફુલરેન્સ ઉત્પન્ન કરવા માટેની ટેક્નોલોજીની રચના પછી, એવું જાણવા મળ્યું કે ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ્સના ઇલેક્ટ્રિક આર્ક બાષ્પીભવન દરમિયાન, ફુલરેન્સની રચના સાથે, વિસ્તૃત નળાકાર માળખાં રચાય છે. માઇક્રોસ્કોપિસ્ટ સુમિયો આઇજીમા, ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ (TEM) નો ઉપયોગ કરીને, આ રચનાઓને નેનોટ્યુબ તરીકે ઓળખનારા પ્રથમ હતા. CNT ના ઉત્પાદન માટે ઉચ્ચ-તાપમાન પદ્ધતિઓમાં ઇલેક્ટ્રિક આર્ક પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે. જો તમે ઇલેક્ટ્રિક આર્કમાં ગ્રેફાઇટ સળિયા (એનોડ) નું બાષ્પીભવન કરો છો, તો વિપરીત ઇલેક્ટ્રોડ (કેથોડ) પર સખત કાર્બન બિલ્ડ-અપ (ડિપોઝિટ) રચાય છે, જેનો સોફ્ટ કોર 15- વ્યાસ સાથે બહુ-દિવાલોવાળા CNT ધરાવે છે. 20 nm અને 1 μm કરતાં વધુ લંબાઈ.

સૂટ પર ઉચ્ચ-તાપમાન થર્મલ પ્રભાવ હેઠળ ફુલેરીન સૂટમાંથી CNT ની રચના પ્રથમ વખત ઓક્સફોર્ડ અને સ્વિસ જૂથો દ્વારા જોવા મળી હતી. ઇલેક્ટ્રિક આર્ક સંશ્લેષણ માટેનું સ્થાપન ધાતુ-સઘન અને ઊર્જા-વપરાશનું છે, પરંતુ વિવિધ પ્રકારના કાર્બન નેનોમટેરિયલ્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે સાર્વત્રિક છે. આર્ક કમ્બશન દરમિયાન બિન-સંતુલન પ્રક્રિયા એ નોંધપાત્ર સમસ્યા છે. એક સમયે ઇલેક્ટ્રિક આર્ક પદ્ધતિએ લેસર બીમ સાથે લેસર બાષ્પીભવન (એબ્લેશન) ની પદ્ધતિને બદલી. એબ્લેશન યુનિટ એ પરંપરાગત પ્રતિરોધક હીટિંગ ઓવન છે જે 1200 °C તાપમાન ઉત્પન્ન કરે છે. તેમાં ઉચ્ચ તાપમાન મેળવવા માટે, તે ભઠ્ઠીમાં કાર્બન લક્ષ્ય મૂકવા અને તેના પર લેસર બીમ દિશામાન કરવા માટે પૂરતું છે, વૈકલ્પિક રીતે લક્ષ્યની સમગ્ર સપાટીને સ્કેન કરે છે. આમ, સ્મેલીના જૂથે, શોર્ટ-પલ્સ લેસર સાથે ખર્ચાળ સ્થાપનોનો ઉપયોગ કરીને, 1995 માં નેનોટ્યુબ્સ મેળવ્યા, તેમના સંશ્લેષણની તકનીકને "નોંધપાત્ર રીતે સરળ" બનાવી.

જો કે, CNT ની ઉપજ ઓછી રહી. ગ્રેફાઇટમાં નિકલ અને કોબાલ્ટ (0.5 પર.%) ના નાના ઉમેરણોની રજૂઆતથી CNT ની ઉપજને 70-90% સુધી વધારવાનું શક્ય બન્યું. આ ક્ષણથી, નેનોટ્યુબ રચનાની પદ્ધતિને સમજવામાં એક નવો તબક્કો શરૂ થયો. તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે મેટલ વૃદ્ધિ માટે ઉત્પ્રેરક છે. આ રીતે નીચા-તાપમાનની પદ્ધતિ દ્વારા નેનોટ્યુબના ઉત્પાદન પર પ્રથમ કાર્યો દેખાયા - હાઇડ્રોકાર્બન (સીવીડી) ના ઉત્પ્રેરક પાયરોલિસિસની પદ્ધતિ, જ્યાં આયર્ન જૂથના ધાતુના કણોનો ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગ થતો હતો. નેનોટ્યુબ અને નેનોફાઈબર્સ બનાવવા માટેના ઇન્સ્ટોલેશન વિકલ્પોમાંથી એક સીવીડી પદ્ધતિએક રિએક્ટર છે જેમાં નિષ્ક્રિય વાહક ગેસ પૂરો પાડવામાં આવે છે, જે ઉત્પ્રેરક અને હાઇડ્રોકાર્બનને ઉચ્ચ-તાપમાન ઝોનમાં લઈ જાય છે.

સરળ રીતે, CNTs ની વૃદ્ધિ પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે. હાઇડ્રોકાર્બનના થર્મલ વિઘટન દરમિયાન રચાયેલ કાર્બન મેટલ નેનોપાર્ટિકલમાં ઓગળી જાય છે. જ્યારે કણમાં કાર્બનની ઉચ્ચ સાંદ્રતા પહોંચી જાય છે, ત્યારે વિકૃત સેમિફ્યુલેરીન કેપના રૂપમાં ઉત્પ્રેરક કણના એક ચહેરા પર વધારાના કાર્બનનું ઊર્જાસભર અનુકૂળ "પ્રકાશન" થાય છે. આ રીતે નેનોટ્યુબનો જન્મ થાય છે. વિઘટિત કાર્બન ઉત્પ્રેરક કણમાં પ્રવેશવાનું ચાલુ રાખે છે, અને તેની અધિક સાંદ્રતાને ઓગળવામાં વિસર્જિત કરવા માટે, તેને સતત છુટકારો મેળવવો જરૂરી છે. પીગળવાની સપાટી પરથી ઉગતો ગોળાર્ધ (અર્ધ-ફુલેરીન) તેની સાથે ઓગળેલા વધારાના કાર્બનને વહન કરે છે, જેના પરમાણુ ઓગળવાની બહાર બને છે. S-S કનેક્શન, જે એક નળાકાર નેનોટ્યુબ ફ્રેમ છે.

નેનોસાઇઝ્ડ સ્થિતિમાં કણનું ગલન તાપમાન તેની ત્રિજ્યા પર આધારિત છે. કેવી રીતે નાની ત્રિજ્યા, ગિબ્સ-થોમ્પસન અસરને કારણે ગલનબિંદુ જેટલું નીચું છે. તેથી, લગભગ 10 એનએમના કદવાળા આયર્ન નેનોપાર્ટિકલ્સ 600 °C થી નીચે પીગળેલી સ્થિતિમાં હોય છે. ચાલુ આ ક્ષણે 550 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર Fe કણોની હાજરીમાં એસિટીલિનના ઉત્પ્રેરક પાયરોલિસિસનો ઉપયોગ કરીને CNT નું નીચા-તાપમાનનું સંશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. સંશ્લેષણ તાપમાન ઘટાડવાથી નકારાત્મક પરિણામો પણ છે. નીચા તાપમાને, મોટા વ્યાસ (આશરે 100 nm) અને અત્યંત ખામીયુક્ત માળખું જેમ કે "વાંસ" અથવા "નેસ્ટેડ નેનોકોન્સ" ધરાવતા CNTs મેળવવામાં આવે છે. પરિણામી સામગ્રીમાં માત્ર કાર્બનનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ તે લેસર એબ્લેશન અથવા ઇલેક્ટ્રિક આર્ક સંશ્લેષણ દ્વારા મેળવેલા સિંગલ-દિવાલવાળા કાર્બન નેનોટ્યુબમાં જોવા મળતી અસાધારણ લાક્ષણિકતાઓ (ઉદાહરણ તરીકે, યંગ્સ મોડ્યુલસ) ની નજીક પણ આવતા નથી.

નેનોટ્યુબનું માળખું અને વર્ગીકરણ

કાર્બન નેનોટ્યુબ

કાર્બન નેનોટ્યુબ(કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ, સીએનટી) કાર્બનના એલોટ્રોપિક ફેરફારોના વર્ગ સાથે જોડાયેલા પરમાણુ સંયોજનો છે. તેઓ એક થી અનેક દસ નેનોમીટર અને લંબાઈ એક થી અનેક માઇક્રોન સાથે વિસ્તૃત નળાકાર માળખાં છે.

આકૃતિ 8. કાર્બન નેનોટ્યુબ

નેનોટ્યુબમાં એક અથવા વધુ સ્તરો ટ્યુબમાં વળેલા હોય છે, જેમાંથી દરેક ગ્રેફાઇટ (ગ્રાફીન) ના ષટ્કોણ નેટવર્કનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જેનો આધાર ખૂણાના શિરોબિંદુ પર સ્થિત કાર્બન અણુઓ સાથે ષટ્કોણ છે. બધા કિસ્સાઓમાં, સ્તરો વચ્ચેનું અંતર 0.34 nm છે, એટલે કે, સ્ફટિકીય ગ્રેફાઇટમાં સ્તરો વચ્ચે સમાન છે.

ટ્યુબના ઉપરના છેડા અર્ધગોળાકાર કેપ્સથી બંધ હોય છે, જેનો દરેક સ્તર ષટકોણ અને પંચકોણથી બનેલો હોય છે, જે અડધા ફુલેરીન પરમાણુની રચનાની યાદ અપાવે છે.

એવું માનવામાં આવે છે કે કાર્બન નેનોટ્યુબની શોધ કરનાર જાપાની NEC કોર્પોરેશનના કર્મચારી છે, સુમિયો ઇજિમા, જેમણે 1991 માં ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ શુદ્ધના પરમાણુ સ્વરૂપોના સંશ્લેષણ દરમિયાન બનેલા કાંપનો અભ્યાસ કરતી વખતે બહુ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબની રચનાઓનું અવલોકન કર્યું હતું. સેલ્યુલર માળખું સાથે કાર્બન.

એક આદર્શ નેનોટ્યુબ એ સિલિન્ડરમાં વળેલું ગ્રેફાઇટ પ્લેન છે, એટલે કે. નિયમિત ષટ્કોણ સાથે રેખાવાળી સપાટી, જેના શિરોબિંદુઓ પર કાર્બન અણુઓ સ્થિત છે.

ષટ્કોણના કોઓર્ડિનેટ્સ સૂચવતા પરિમાણ, જે પ્લેનને ફોલ્ડ કરવાના પરિણામે, કોઓર્ડિનેટ્સના મૂળ પર સ્થિત ષટ્કોણ સાથે સુસંગત હોવું જોઈએ, તેને નેનોટ્યુબની ચિરાલિટી કહેવામાં આવે છે. નેનોટ્યુબની ચિરાલિટી તેની વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરે છે.

ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા અવલોકનો દર્શાવે છે કે, મોટા ભાગની નેનોટ્યુબમાં ગ્રેફાઇટના કેટલાક સ્તરો હોય છે, કાં તો એક બીજાની અંદર હોય છે અથવા સામાન્ય ધરી પર ઘા હોય છે.

સિંગલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ્સ(સિંગલ-વોલ્ડ નેનોટ્યુબ, SWNT) નેનોટ્યુબનો સૌથી સરળ પ્રકાર છે. તેમાંના મોટા ભાગનાનો વ્યાસ લગભગ 1 એનએમ છે જેની લંબાઈ હજારો ગણી વધારે હોઈ શકે છે.

આકૃતિ 9. સિંગલ-દિવાલવાળા નેનોટ્યુબનું મોડેલ.

આવી નળીનો અંત અર્ધગોળાકાર શિરોબિંદુઓ સાથે થાય છે, જેમાં નિયમિત ષટ્કોણ સાથે, છ નિયમિત પંચકોણ પણ હોય છે.

પ્રાયોગિક રીતે અવલોકન કરાયેલ સિંગલ-દિવાલવાળા નેનોટ્યુબનું માળખું ઉપર રજૂ કરેલા આદર્શ ચિત્રથી ઘણી બાબતોમાં અલગ છે. સૌ પ્રથમ, આ નેનોટ્યુબના શિરોબિંદુઓની ચિંતા કરે છે, જેનો આકાર, અવલોકનો પરથી નીચે મુજબ છે, આદર્શ ગોળાર્ધથી દૂર છે.

આકૃતિ 10. મોડલ્સ ક્રોસ વિભાગમલ્ટિવોલ્ડ નેનોટ્યુબ

મલ્ટિવોલ્ડ નેનોટ્યુબ એકલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ્સથી વિવિધ આકાર અને રૂપરેખાંકનોમાં અલગ પડે છે, બંને રેખાંશ અને ટ્રાંસવર્સ દિશાઓમાં. મલ્ટિવોલ્ડ નેનોટ્યુબના સંભવિત પ્રકારો ટ્રાંસવર્સ સ્ટ્રક્ચર આકૃતિ 10 માં રજૂ કરવામાં આવ્યા છે.

"રશિયન ડોલ્સ" પ્રકારનું માળખું એ એક-બીજામાં સમન્વયિત નેનોટ્યુબનો સંગ્રહ છે. (આકૃતિ 10 a). બતાવેલ બંધારણોમાંથી છેલ્લું (આકૃતિ 10 b) સ્ક્રોલ જેવું લાગે છે. ઉપરોક્ત રચનાઓ માટે, નજીકના ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચેનું અંતર 0.34 એનએમની નજીક છે, એટલે કે. સ્ફટિકીય ગ્રેફાઇટના અડીને આવેલા વિમાનો વચ્ચેનું અંતર. ચોક્કસ પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિમાં ચોક્કસ માળખાનું અમલીકરણ નેનોટ્યુબના સંશ્લેષણ માટેની શરતો પર આધારિત છે. 2.2 કાર્બન નેનોટ્યુબની તૈયારી

નેનોટ્યુબના સંશ્લેષણ માટેની સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિઓ ઇલેક્ટ્રિક આર્ક પદ્ધતિ, લેસર એબ્લેશન અને રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD) છે.

આર્ક ડિસ્ચાર્જ - આ પદ્ધતિનો સાર પ્લાઝ્મામાં કાર્બન નેનોટ્યુબ મેળવવાનો છે આર્ક ડિસ્ચાર્જ, હિલીયમ વાતાવરણમાં સળગવું, ફુલેરીન્સના ઉત્પાદન માટે તકનીકી સ્થાપનોમાં. જો કે, અન્ય આર્ક બર્નિંગ મોડ્સ અહીં ઉપયોગમાં લેવાય છે: ઓછી ઘનતાઆર્ક વર્તમાન, ઉચ્ચ હિલીયમ દબાણ (~500 Torr), મોટા વ્યાસ કેથોડ્સ. નેનોટ્યુબની મહત્તમ સંખ્યા મેળવવા માટે, ચાપ પ્રવાહ 65-75 A, વોલ્ટેજ - 20-22 V, ઇલેક્ટ્રોન પ્લાઝ્મા તાપમાન - લગભગ 4000 K હોવો આવશ્યક છે. આ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ગ્રેફાઇટ એનોડ સઘન રીતે બાષ્પીભવન કરે છે, વ્યક્તિગત અણુઓ અથવા કાર્બનની જોડી પહોંચાડે છે. અણુઓ, જેમાંથી કેથોડ અથવા ચેમ્બરની વોટર-કૂલ્ડ દિવાલો પર અને કાર્બન નેનોટ્યુબ રચાય છે.

સ્પુટરિંગ ઉત્પાદનોમાં નેનોટ્યુબની ઉપજ વધારવા માટે, ગ્રેફાઇટ સળિયામાં ઉત્પ્રેરક (આયર્ન જૂથની ધાતુઓનું મિશ્રણ) દાખલ કરવામાં આવે છે અને દબાણ બદલવામાં આવે છે. નિષ્ક્રિય ગેસઅને સ્પ્રે મોડ.

કેથોડ ડિપોઝિટમાં નેનોટ્યુબની સામગ્રી 60% સુધી પહોંચે છે. પરિણામી નેનોટ્યુબ, લંબાઈમાં 40 માઇક્રોન સુધી, કેથોડથી તેની સપાટી પર લંબરૂપ બને છે અને લગભગ 50 એનએમના વ્યાસ સાથે નળાકાર બંડલમાં જોડાય છે.

નેનોટ્યુબ્સ અને ફુલરેન્સ, તેમજ અન્ય કાર્બન રચનાઓ ધરાવતી સામગ્રીના ઉત્પાદન માટે ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ઇન્સ્ટોલેશનની લાક્ષણિક રેખાકૃતિ આકૃતિ 11 માં બતાવવામાં આવી છે.

આકૃતિ 11. ઇલેક્ટ્રિક આર્ક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને નેનોટ્યુબના ઉત્પાદન માટે ઇન્સ્ટોલેશનની યોજના.

લેસર એબ્લેશન પદ્ધતિની શોધ રિચાર્ડ સ્મેલી અને રાઇસ યુનિવર્સિટીના કર્મચારીઓ દ્વારા કરવામાં આવી હતી અને તે ઉચ્ચ-તાપમાન રિએક્ટરમાં ગ્રેફાઇટ લક્ષ્યના બાષ્પીભવન પર આધારિત છે. નેનોટ્યુબ ગ્રેફાઇટ બાષ્પીભવન કન્ડેન્સેટ તરીકે રિએક્ટરની ઠંડી સપાટી પર દેખાય છે. નેનોટ્યુબ કલેક્શન સિસ્ટમમાં વોટર-કૂલ્ડ સપાટીનો સમાવેશ કરી શકાય છે. આ પદ્ધતિમાં ઉત્પાદન ઉપજ લગભગ 70% છે. તેનો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયા તાપમાન દ્વારા નિયંત્રિત વ્યાસ સાથે મુખ્યત્વે એક-દિવાલોવાળા કાર્બન નેનોટ્યુબના ઉત્પાદન માટે થાય છે. જો કે, આ પદ્ધતિની કિંમત અન્ય કરતા ઘણી વધુ ખર્ચાળ છે.

રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD) - કાર્બન વરાળના ઉત્પ્રેરક જુબાનીની પદ્ધતિ 1959 માં શોધી કાઢવામાં આવી હતી, પરંતુ 1993 સુધી કોઈએ કલ્પના કરી ન હતી કે આ પ્રક્રિયામાં નેનોટ્યુબ મેળવી શકાય છે.

આકૃતિ 12. રાસાયણિક નિક્ષેપ દ્વારા નેનોટ્યુબના ઉત્પાદન માટે સ્થાપનનો આકૃતિ.

ફાઇન મેટલ પાવડર (મોટાભાગે નિકલ, કોબાલ્ટ, આયર્ન અથવા તેના સંયોજનો) નો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક તરીકે થાય છે, જે ક્વાર્ટઝ ટ્યુબમાં સ્થિત સિરામિક ક્રુસિબલમાં રેડવામાં આવે છે. બાદમાં, બદલામાં, હીટિંગ ડિવાઇસમાં મૂકવામાં આવે છે જે 700 થી 1000 °C સુધીની રેન્જમાં નિયંત્રિત તાપમાન જાળવવાની મંજૂરી આપે છે. હાઇડ્રોકાર્બન ગેસ અને બફર ગેસનું મિશ્રણ ક્વાર્ટઝ ટ્યુબ દ્વારા શુદ્ધ કરવામાં આવે છે. 1:10 ના ગુણોત્તરમાં C 2 H 2: N 2 ના મિશ્રણની લાક્ષણિક રચના. પ્રક્રિયા થોડી મિનિટોથી કેટલાક કલાકો સુધી ચાલી શકે છે. ઉત્પ્રેરકની સપાટી પર 10 nm ના આંતરિક વ્યાસ અને 100 nm ના બાહ્ય વ્યાસ સાથે લંબાઈમાં ઘણા દસ માઇક્રોમીટર સુધીના લાંબા કાર્બન ફિલામેન્ટ્સ અને મલ્ટિવોલ્ડ નેનોટ્યુબ્સ વધે છે. આ રીતે ઉગાડવામાં આવતા નેનોટ્યુબનો વ્યાસ ધાતુના કણોના કદ પર આધાર રાખે છે.

કાર્બન નેનોટ્યુબના ઉત્પાદન માટે આ પદ્ધતિ સૌથી સામાન્ય વ્યાપારી પદ્ધતિ છે. નેનોટ્યુબના ઉત્પાદન માટેની અન્ય પદ્ધતિઓમાં, એકમની કિંમતના સંદર્ભમાં શ્રેષ્ઠ ગુણોત્તરને કારણે CVD એ ઔદ્યોગિક ધોરણે સૌથી વધુ આશાસ્પદ છે. વધુમાં, તે વધારાના સંગ્રહ વિના ઇચ્છિત સબસ્ટ્રેટ પર ઊભી લક્ષી નેનોટ્યુબની તૈયારી તેમજ ઉત્પ્રેરક દ્વારા તેમની વૃદ્ધિને નિયંત્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

જ્યારે સુપરકન્ડક્ટીંગ સ્ફટિકો (ઉદાહરણ તરીકે, TaC) કાર્બન નેનોટ્યુબની અંદર સમાવિષ્ટ હોય ત્યારે સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં નેનોટ્યુબના ઉપયોગ માટેની વ્યાપક સંભાવનાઓ ખુલે છે. નેનોટ્યુબમાં સમાવિષ્ટ સુપરકન્ડક્ટીંગ સ્ફટિકો મેળવવાની શક્યતા તેમને અલગ પાડવાનું શક્ય બનાવે છે હાનિકારક અસરોબાહ્ય વાતાવરણ, ઉદાહરણ તરીકે, ઓક્સિડેશનથી, ત્યાંથી વધુનો માર્ગ ખોલે છે અસરકારક વિકાસસંબંધિત નેનો ટેકનોલોજી.

નેનોટ્યુબની મોટી નકારાત્મક ચુંબકીય સંવેદનશીલતા તેમના ડાયમેગ્નેટિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે. એવું માનવામાં આવે છે કે નેનોટ્યુબનું ડાયમેગ્નેટિઝમ તેમના પરિઘની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહોના પ્રવાહને કારણે છે. ચુંબકીય સંવેદનશીલતાની તીવ્રતા નમૂનાના અભિગમ પર આધારિત નથી, જે તેની અવ્યવસ્થિત રચના સાથે સંકળાયેલ છે.

નેનોટ્યુબના ઘણા ટેક્નોલોજીકલ એપ્લીકેશન્સ માટેનો આધાર તેમની ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તારની મિલકત છે (સિંગલ-દિવાલવાળા નેનોટ્યુબના કિસ્સામાં, લગભગ 600 ચોરસ મીટર પ્રતિ 1/g), જે છિદ્રાળુ સામગ્રી તરીકે તેમના ઉપયોગની શક્યતા ખોલે છે. ફિલ્ટર્સ વગેરેમાં

નેનોટ્યુબ સામગ્રીનો સફળતાપૂર્વક અમલીકરણ માટે સહાયક સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે વિજાતીય ઉત્પ્રેરક, અને ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિખુલ્લી નેનોટ્યુબ્સ નોંધપાત્ર રીતે બંધ નેનોટ્યુબ માટે અનુરૂપ પરિમાણ કરતાં વધી જાય છે.

ઉચ્ચ વિશિષ્ટ શક્તિવાળા ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર માટે ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર સાથે નેનોટ્યુબનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે. કાર્બન નેનોટ્યુબ્સે તેમના કોટિંગ તરીકે ઉપયોગ કરીને પ્રયોગોમાં પોતાને સારી રીતે સાબિત કર્યા છે જે હીરાની ફિલ્મની રચનાને પ્રોત્સાહન આપે છે.

નેનોટ્યુબના નાના કદના આવા ગુણધર્મો, જે સંશ્લેષણની સ્થિતિ, વિદ્યુત વાહકતા, યાંત્રિક શક્તિ અને રાસાયણિક સ્થિરતાના આધારે નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે, અમને નેનોટ્યુબને ભવિષ્યના માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક તત્વોના આધાર તરીકે ધ્યાનમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે.

નેનોટ્યુબ ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં સપાટીની અનિયમિતતાઓને મોનિટર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા અત્યંત પાતળા માપન સાધનોના આધાર તરીકે સેવા આપી શકે છે.

જ્યારે ભરવામાં આવે ત્યારે રસપ્રદ એપ્લિકેશન નેનોટ્યુબ દ્વારા મેળવી શકાય છે વિવિધ સામગ્રી. આ કિસ્સામાં, નેનોટ્યુબનો ઉપયોગ તેને ભરતી સામગ્રીના વાહક તરીકે અને ઇન્સ્યુલેટીંગ શેલ તરીકે બંને રીતે કરી શકાય છે જે આ સામગ્રીને વિદ્યુત સંપર્કથી અથવા તેનાથી રક્ષણ આપે છે. રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઆસપાસના પદાર્થો સાથે.

રશિયન ફેડરેશનના શિક્ષણ અને વિજ્ઞાન મંત્રાલય

ફેડરલ સરકારી એજન્સીઉચ્ચ વ્યાવસાયિક શિક્ષણ

રશિયન કેમિકલ-ટેક્નોલોજીકલ યુનિવર્સિટી નામ આપવામાં આવ્યું છે. ડી.આઈ. મેન્ડેલીવ

પેટ્રોલિયમ રસાયણશાસ્ત્ર અને પોલિમર સામગ્રીની ફેકલ્ટી

વિભાગ રાસાયણિક તકનીકકાર્બન સામગ્રી

પ્રેક્ટિસ રિપોર્ટ

કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ અને નેનોવોલ્વ્સ વિષય પર

દ્વારા પૂર્ણ: મેરિનિન એસ. ડી.

ચકાસાયેલ: રાસાયણિક વિજ્ઞાનના ડૉક્ટર, બુખારકિના ટી.વી.

મોસ્કો, 2013

પરિચય

નેનો ટેક્નોલોજીના ક્ષેત્રને વિશ્વભરમાં 21મી સદીની ટેક્નોલોજી માટે મુખ્ય વિષય તરીકે ગણવામાં આવે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન, દવા, સેન્સર ટેક્નોલોજી, ઇકોલોજી, ઓટોમોટિવ, નિર્માણ સામગ્રી, બાયોટેકનોલોજી, રસાયણશાસ્ત્ર, ઉડ્ડયન અને અવકાશશાસ્ત્ર, મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ અને ટેક્સટાઇલ ઉદ્યોગ જેવા અર્થતંત્રના ક્ષેત્રોમાં તેમની બહુમુખી એપ્લિકેશનની સંભાવના, પ્રચંડ વૃદ્ધિની સંભાવના ધરાવે છે. નેનો ટેક્નોલોજી ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ કાચા માલસામાન અને ઉર્જા વપરાશમાં બચત કરશે, વાતાવરણમાં ઉત્સર્જન ઘટાડશે અને તે રીતે ટકાઉ આર્થિક વિકાસમાં ફાળો આપશે.

નેનો ટેકનોલોજીના ક્ષેત્રમાં વિકાસ નવા આંતરશાખાકીય ક્ષેત્ર દ્વારા હાથ ધરવામાં આવી રહ્યો છે - નેનોસાયન્સ, જેમાંથી એક ક્ષેત્ર નેનોકેમિસ્ટ્રી છે. સદીના અંતમાં નેનોકેમિસ્ટ્રી ઊભી થઈ, જ્યારે એવું લાગતું હતું કે રસાયણશાસ્ત્રમાં બધું પહેલેથી જ ખુલ્લું છે, બધું સ્પષ્ટ છે, અને જે બાકી છે તે સમાજના લાભ માટે હસ્તગત જ્ઞાનનો ઉપયોગ કરવાનું હતું.

રસાયણશાસ્ત્રીઓ હંમેશા વિશાળ રાસાયણિક પાયાના મુખ્ય "બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ" તરીકે અણુઓ અને પરમાણુઓના મહત્વને જાણે છે અને સારી રીતે સમજે છે. તે જ સમયે, નવી સંશોધન પદ્ધતિઓના વિકાસ, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી, અત્યંત પસંદગીયુક્ત માસ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, નમૂનાની તૈયારીની વિશેષ પદ્ધતિઓ સાથે સંયોજનમાં, ઓછી સંખ્યામાં અણુઓ ધરાવતા કણો વિશેની માહિતી મેળવવાનું શક્ય બન્યું છે. સો

લગભગ 1 nm (10-9 m માત્ર એક મિલીમીટર ભાગ્યા એક મિલિયન) ના માપવાળા આવા કણો અસામાન્ય છે, આગાહી કરવી મુશ્કેલ છે રાસાયણિક ગુણધર્મો.

મોટાભાગના લોકો માટે સૌથી વધુ જાણીતા અને સમજી શકાય તેવા નીચેના નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ છે: ફુલરેન્સ, ગ્રાફીન, કાર્બન નેનોટ્યુબ અને નેનોફાઈબર્સ. તે બધા એકબીજા સાથે જોડાયેલા કાર્બન અણુઓ ધરાવે છે, પરંતુ તેમનો આકાર નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. ગ્રાફીન એ એક પ્લેન છે, એક મોનોલેયર, એસપીમાં કાર્બન અણુઓનો "ધાબળો" છે 2 વર્ણસંકરીકરણ ફુલેરેન્સ બંધ બહુકોણ છે, જે અમુક અંશે સોકર બોલની યાદ અપાવે છે. નેનોટ્યુબ્સ - નળાકાર હોલો વોલ્યુમેટ્રિક સંસ્થાઓ. નેનોફાઇબર્સ શંકુ, સિલિન્ડર અથવા બાઉલના સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે. મારા કાર્યમાં હું નેનોટ્યુબ અને નેનોફાઈબરને પ્રકાશિત કરવાનો પ્રયાસ કરીશ.

નેનોટ્યુબ અને નેનોફાઈબરનું માળખું

કાર્બન નેનોટ્યુબ શું છે? કાર્બન નેનોટ્યુબ એ એક કાર્બન સામગ્રી છે જે નળાકાર માળખાં છે, જેમાં ઘણા નેનોમીટરના ક્રમના વ્યાસ સાથે, એક ટ્યુબમાં વળેલા ગ્રેફાઇટ પ્લેનનો સમાવેશ થાય છે. ગ્રેફાઇટ પ્લેન એ ષટ્કોણના શિરોબિંદુઓ પર કાર્બન અણુઓ સાથેનું સતત ષટ્કોણ નેટવર્ક છે. કાર્બન નેનોટ્યુબ લંબાઈ, વ્યાસ, ચિરાલિટી (ફોલ્ડ ગ્રેફાઇટ પ્લેનની સમપ્રમાણતા), અને સ્તરોની સંખ્યામાં ભિન્ન હોઈ શકે છે. ચિરાલિટી<#"280" src="doc_zip1.jpg" />

સિંગલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ્સ. સિંગલ-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (SWCNTs) એ કાર્બન નેનોફાઈબર્સનો પેટા પ્રકાર છે જેનું માળખું ગ્રાફીનને સિલિન્ડરમાં ફેરવીને અને તેની બાજુઓને સીમ વિના જોડવાથી બને છે. સીમ વિના સિલિન્ડરમાં ગ્રાફીનને રોલિંગ માત્ર મર્યાદિત સંખ્યામાં જ શક્ય છે, જે દ્વિ-પરિમાણીય વેક્ટરની દિશામાં ભિન્ન છે જે ગ્રાફીન પરના બે સમકક્ષ બિંદુઓને જોડે છે જે તેને સિલિન્ડરમાં ફેરવવામાં આવે છે ત્યારે એકરૂપ થાય છે. આ વેક્ટરને ચિરાલિટી વેક્ટર કહેવામાં આવે છે સિંગલ-દિવાલો કાર્બન નેનોટ્યુબ. આમ, એક-દિવાલોવાળા કાર્બન નેનોટ્યુબ વ્યાસ અને ચિરાલિટીમાં અલગ પડે છે. પ્રાયોગિક માહિતી અનુસાર સિંગલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબનો વ્યાસ ~ 0.7 nm થી ~ 3-4 nm સુધી બદલાય છે. એક-દિવાલોવાળી નેનોટ્યુબની લંબાઈ 4 સેમી સુધી પહોંચી શકે છે SWCNT ના ત્રણ સ્વરૂપો છે: અચિરલ "ચેર" પ્રકાર (દરેક ષટ્કોણની બે બાજુઓ CNT અક્ષ પર લંબરૂપ છે), અચિરલ "ઝિગઝેગ" પ્રકાર (દરેકની બે બાજુઓ). ષટ્કોણ CNT અક્ષની સમાંતર લક્ષી હોય છે) અને ચિરલ અથવા હેલિકલ (હેક્સાગોનની દરેક બાજુ CNT અક્ષ પર 0 અને 90 થી અલગ ખૂણા પર સ્થિત છે. º ). આમ, "ચેર" પ્રકારના અચિરલ સીએનટી સૂચકાંકો (n,n), "ઝિગઝેગ" પ્રકાર - (n,0), ચિરલ - (n,m) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

બહુ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ. મલ્ટિવોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (MWCNTs) એ કાર્બન નેનોફાઈબરનો પેટા પ્રકાર છે જેનું માળખું એકબીજાની અંદર અનેક સિંગલ-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબ દ્વારા રચાય છે (જુઓ ફિગ. 2). મલ્ટિવોલ્ડ નેનોટ્યુબનો બાહ્ય વ્યાસ થોડા નેનોમીટરથી દસ નેનોમીટર સુધી વ્યાપકપણે બદલાય છે.

MWCNTs માં સ્તરોની સંખ્યા મોટાભાગે 10 થી વધુ હોતી નથી, પરંતુ કેટલાક કિસ્સાઓમાં કેટલાક દસ સુધી પહોંચે છે.

કેટલીકવાર, મલ્ટિ-વોલ્ડ નેનોટ્યુબ્સમાં, બે-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબને વિશિષ્ટ પ્રકાર તરીકે અલગ પાડવામાં આવે છે. "રશિયન ડોલ્સ" પ્રકારનું માળખું એ નળાકાર ટ્યુબનો સંગ્રહ છે જે એકબીજામાં એકસાથે બાંધવામાં આવે છે. આ રચનાની અન્ય વિવિધતા એ એકબીજાની અંદર સ્થિત કોક્સિયલ પ્રિઝમનો સંગ્રહ છે. છેલ્લે, ઉપરોક્ત રચનાઓમાંથી છેલ્લી સ્ક્રોલ જેવું લાગે છે. ફિગમાં તમામ રચનાઓ માટે. નજીકના ગ્રાફીન સ્તરો વચ્ચેના અંતરનું લાક્ષણિક મૂલ્ય 0.34 એનએમના મૂલ્યની નજીક છે, જે સ્ફટિકીય ગ્રેફાઇટના અડીને આવેલા વિમાનો વચ્ચેના અંતરમાં સહજ છે<#"128" src="doc_zip3.jpg" />

પેપિઅર-માચેનો રશિયન મેટ્રિઓશ્કા રોલ

કાર્બન નેનોફાઈબર્સ (CNFs) એ સામગ્રીનો એક વર્ગ છે જેમાં વક્ર ગ્રાફીન સ્તરો અથવા નેનોકોન્સ, એક-પરિમાણીય થ્રેડમાં ફોલ્ડ કરવામાં આવે છે. આંતરિક માળખુંકોણ દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે? ગ્રાફીન સ્તરો અને ફાઇબર અક્ષ વચ્ચે. એક સામાન્ય તફાવત બે મુખ્ય પ્રકારનાં તંતુઓ વચ્ચેનો છે: હેરિંગબોન, ગીચતાથી ભરેલા શંકુ આકારના ગ્રાફીન સ્તરો અને મોટા, અને વાંસ, નળાકાર કપ જેવા ગ્રાફીન સ્તરો સાથે અને નાના, જે બહુ-દિવાલોવાળા કાર્બન નેનોટ્યુબ જેવા છે.<#"228" src="doc_zip4.jpg" />

a - "સિક્કો કૉલમ" નેનોફાઇબર;

b - નેનોફાઇબર "હેરિંગબોન સ્ટ્રક્ચર" (શંકુનો સ્ટેક, "ફિશ બોન");

c - નેનોફાઇબર "કપનો સ્ટેક" ("લેમ્પ શેડ્સ");

ડી - નેનોટ્યુબ "રશિયન નેસ્ટિંગ ડોલ";

ડી - વાંસ આકારનું નેનોફાઇબર;

e - ગોળાકાર વિભાગો સાથે નેનોફાઇબર;

જી - પોલિહેડ્રલ વિભાગો સાથે નેનોફાઇબર

અલગ પેટાજાતિઓ તરીકે કાર્બન નેનોટ્યુબની ઓળખ એ હકીકતને કારણે છે કે તેમના ગુણધર્મો સ્પષ્ટપણે અલગ પડે છે. સારી બાજુઅન્ય પ્રકારના કાર્બન નેનોફાઈબરના ગુણધર્મોમાંથી. આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે ગ્રાફીન સ્તર, જે તેની સમગ્ર લંબાઈ સાથે નેનોટ્યુબની દિવાલ બનાવે છે, તેમાં ઉચ્ચ તાણ શક્તિ, થર્મલ અને વિદ્યુત વાહકતા છે. તેનાથી વિપરિત, કાર્બન નેનોફાઈબર્સમાં, જ્યારે દિવાલ સાથે આગળ વધે છે, ત્યારે એક ગ્રાફીન સ્તરથી બીજામાં સંક્રમણ થાય છે. ઇન્ટરલેયર સંપર્કોની હાજરી અને નેનોફાઇબરની રચનાની ઉચ્ચ ખામી તેમની શારીરિક લાક્ષણિકતાઓને નોંધપાત્ર રીતે બગાડે છે.

વાર્તા

નેનોટ્યુબ અને નેનોફાઇબરના ઇતિહાસ વિશે અલગથી વાત કરવી મુશ્કેલ છે, કારણ કે આ ઉત્પાદનો ઘણીવાર સંશ્લેષણ દરમિયાન એકબીજા સાથે હોય છે. કાર્બન નેનોફાઈબર્સના ઉત્પાદન અંગેનો પ્રથમ ડેટા કદાચ 1889માં હ્યુજીસ અને ચેમ્બર્સ દ્વારા આયર્ન ક્રુસિબલમાં CH4 અને H2 ના મિશ્રણના પાયરોલિસિસ દ્વારા રચાયેલા કાર્બનના ટ્યુબ્યુલર સ્વરૂપોના ઉત્પાદન માટે પેટન્ટ છે. તેઓ મિથેન અને હાઇડ્રોજનના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ફિલામેન્ટ્સ ઉગાડવા માટે ગેસને પાયરોલાઈઝ કરીને કાર્બન ડિપોઝિશન દ્વારા અનુસરતા હતા. ઇલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને તેમની રચનાનો અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બન્યું ત્યારે આ તંતુઓ મેળવવા વિશે વાત કરવાનું ખૂબ પછીથી શક્ય બન્યું. ઇલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન નેનોફાઈબર્સનું પ્રથમ અવલોકન 1950 ના દાયકાની શરૂઆતમાં સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકો રાદુશ્કેવિચ અને લુક્યાનોવિચ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે સોવિયેત જર્નલ ઑફ ફિઝિકલ કેમિસ્ટ્રીમાં એક પેપર પ્રકાશિત કર્યું હતું જેમાં હોલો ગ્રાફિટિક કાર્બન ફાઇબરનો વ્યાસ 50 નેનોમીટર હતો. 1970 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, જાપાની સંશોધકો કોયામા અને એન્ડો 1 માઇક્રોનનો વ્યાસ અને 1 મીમીથી વધુ લંબાઈવાળા વરાળ ડિપોઝિશન કાર્બન ફાઇબર (VGCF)નું ઉત્પાદન કરવામાં સફળ થયા. પાછળથી, 1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, યુએસએમાં તિબેટ્સ અને ફ્રાન્સમાં બેનિસાડે કાર્બન ફાઇબર (વીજીસીએફ) ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયામાં સુધારો કરવાનું ચાલુ રાખ્યું. યુ.એસ.માં, આર. ટેરી સી. બેકર દ્વારા પ્રાયોગિક ઉપયોગ માટે આ સામગ્રીના સંશ્લેષણ અને ગુણધર્મોમાં વધુ ઊંડાણપૂર્વકનું સંશોધન હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું અને સામગ્રીને કારણે સતત સમસ્યાઓના કારણે કાર્બન નેનોફાઈબરની વૃદ્ધિને દબાવવાની જરૂરિયાત દ્વારા પ્રેરિત કરવામાં આવી હતી. વિવિધ વ્યાપારી પ્રક્રિયાઓમાં સંચય, ખાસ કરીને પેટ્રોલિયમ શુદ્ધિકરણના ક્ષેત્રમાં. ગેસના તબક્કામાંથી ઉગાડવામાં આવતા કાર્બન ફાઇબરનું વ્યાપારીકરણ કરવાનો પ્રથમ પ્રયાસ જાપાનની કંપની નિકોસો દ્વારા 1991માં ગ્રાસ્કર બ્રાન્ડ નામ હેઠળ કરવામાં આવ્યો હતો, તે જ વર્ષે ઇજિમાએ તેનું નામ પ્રકાશિત કર્યું હતું. પ્રખ્યાત લેખ, કાર્બન નેનોટ્યુબની શોધની જાણ કરવી<#"justify">રસીદ

હાલમાં, હાઇડ્રોકાર્બનના પાયરોલિસિસ અને ગ્રેફાઇટના ઉત્કૃષ્ટતા અને ડિસબ્લિમેશન પર આધારિત સંશ્લેષણનો મુખ્યત્વે ઉપયોગ થાય છે.

ગ્રેફાઇટનું સબલાઈમેશન-ડિસબલાઈમેશનઘણા વિકલ્પોમાં અમલ કરી શકાય છે:

• ઇલેક્ટ્રિક આર્ક પદ્ધતિ,
• રેડિયેશન હીટિંગ (સૌર કોન્સન્ટ્રેટર અથવા લેસર રેડિયેશનનો ઉપયોગ કરીને),
• લેસર-થર્મલ,
• ઇલેક્ટ્રોન અથવા આયન બીમ દ્વારા ગરમી,
• પ્લાઝ્મામાં ઉત્કૃષ્ટતા,
• પ્રતિકારક ગરમી.

આમાંના ઘણા વિકલ્પોની પોતાની વિવિધતા છે. ઇલેક્ટ્રિક આર્ક પદ્ધતિના કેટલાક પ્રકારોનો વંશવેલો આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે:

હાલમાં, આર્ક ડિસ્ચાર્જ પ્લાઝમામાં ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડનું થર્મલ સ્પુટરિંગ એ સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ છે. સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા લગભગ 500 mmHg ના દબાણ હેઠળ હિલીયમથી ભરેલા ચેમ્બરમાં હાથ ધરવામાં આવે છે. કલા. જ્યારે પ્લાઝ્મા બળી જાય છે, ત્યારે એનોડનું તીવ્ર થર્મલ બાષ્પીભવન થાય છે, અને કેથોડની અંતિમ સપાટી પર થાપણ રચાય છે, જેમાં કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ રચાય છે. જ્યારે પ્લાઝ્મા પ્રવાહ ન્યૂનતમ હોય અને તેની ઘનતા લગભગ 100 A/cm2 હોય ત્યારે નેનોટ્યુબની મહત્તમ સંખ્યા બને છે. IN પ્રાયોગિક સુવિધાઓઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનો વોલ્ટેજ લગભગ 15-25 વી છે, ડિસ્ચાર્જ વર્તમાન એમ્પીયરના ઘણા દસ છે, ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ્સના છેડા વચ્ચેનું અંતર 1-2 મીમી છે. સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન, લગભગ 90% એનોડ સમૂહ કેથોડ પર જમા થાય છે. પરિણામી અસંખ્ય નેનોટ્યુબ લગભગ 40 µm લાંબી છે. તેઓ કેથોડ પર કાટખૂણે ઉગે છે સપાટ સપાટીતેનો અંત અને લગભગ 50 માઇક્રોન વ્યાસ સાથે નળાકાર બંડલમાં એકત્રિત કરવામાં આવે છે.

નેનોટ્યુબના બંડલ્સ નિયમિતપણે કેથોડની સપાટીને આવરી લે છે, જે મધપૂડાની રચના બનાવે છે. કાર્બન ડિપોઝિટમાં નેનોટ્યુબની સામગ્રી લગભગ 60% છે. ઘટકોને અલગ કરવા માટે, પરિણામી અવક્ષેપને મિથેનોલમાં મૂકવામાં આવે છે અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાથે સારવાર કરવામાં આવે છે. પરિણામ એ સસ્પેન્શન છે, જે, પાણી ઉમેર્યા પછી, સેન્ટ્રીફ્યુજમાં અલગ પડે છે. મોટા કણો સેન્ટ્રીફ્યુજની દિવાલોને વળગી રહે છે, અને નેનોટ્યુબ સસ્પેન્શનમાં તરતા રહે છે. પછી નેનોટ્યુબને નાઈટ્રિક એસિડમાં ધોવામાં આવે છે અને 750 ના તાપમાને 1:4 ના ગુણોત્તરમાં ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજનના વાયુયુક્ત પ્રવાહમાં સૂકવવામાં આવે છે. 05 મિનિટ માટે સી. આ પ્રક્રિયાના પરિણામે, હળવા વજનની છિદ્રાળુ સામગ્રી પ્રાપ્ત થાય છે, જેમાં 20 એનએમના સરેરાશ વ્યાસ અને 10 માઇક્રોનની લંબાઈ સાથે અસંખ્ય નેનોટ્યુબનો સમાવેશ થાય છે. અત્યાર સુધી, મહત્તમ પ્રાપ્ત નેનોફાઇબર લંબાઈ 1 સે.મી.

હાઇડ્રોકાર્બનનું પાયરોલિસિસ

પ્રારંભિક રીએજન્ટ્સ અને પ્રક્રિયાઓ ચલાવવાની પદ્ધતિઓની પસંદગીના સંદર્ભમાં, આ જૂથમાં ગ્રેફાઇટના ઉત્થાન અને અવિભાજનની પદ્ધતિઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે મોટી સંખ્યામાં વિકલ્પો છે. તે CNT નિર્માણની પ્રક્રિયા પર વધુ સચોટ નિયંત્રણ પૂરું પાડે છે, મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે વધુ યોગ્ય છે અને માત્ર કાર્બન નેનોમટેરિયલ્સ જ નહીં, પણ સબસ્ટ્રેટ પરની ચોક્કસ રચનાઓ, નેનોટ્યુબ્સ ધરાવતા મેક્રોસ્કોપિક ફાઇબર, તેમજ સંયુક્ત સામગ્રીઓનું ઉત્પાદન કરવાની મંજૂરી આપે છે. ખાસ કરીને, કાર્બન CNTs કાર્બન ફાઇબર અને કાર્બન પેપર, સિરામિક કમ્પોઝીટ સાથે સંશોધિત. તાજેતરમાં વિકસિત નેનોસ્ફિયર લિથોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને, CNTsમાંથી ફોટોનિક સ્ફટિકો મેળવવાનું શક્ય હતું. આ રીતે, ચોક્કસ વ્યાસ અને લંબાઈના CNT ને અલગ કરવું શક્ય છે.

પાયરોલિટીક પદ્ધતિના ફાયદામાં, વધુમાં, તેના અમલીકરણની શક્યતાનો સમાવેશ થાય છે મેટ્રિક્સ સંશ્લેષણ, ઉદાહરણ તરીકે છિદ્રાળુ એલ્યુમિના મેમ્બ્રેન અથવા મોલેક્યુલર ચાળણીનો ઉપયોગ કરવો. એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને, શાખાવાળા સીએનટી અને સીએનટી પટલ મેળવવાનું શક્ય છે. મેટ્રિક્સ પદ્ધતિના મુખ્ય ગેરફાયદામાં ઘણા મેટ્રિસિસની ઊંચી કિંમત, તેમનું નાનું કદ અને સક્રિય રીએજન્ટ્સનો ઉપયોગ કરવાની જરૂરિયાત અને મેટ્રિસિસને ઓગળવા માટે કઠોર પરિસ્થિતિઓ છે.

મોટેભાગે, CNTs અને CNFs ના સંશ્લેષણ માટે, ત્રણ હાઇડ્રોકાર્બનના પાયરોલિસિસની પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ થાય છે: મિથેન, એસિટિલીન અને બેન્ઝીન, તેમજ CO ના થર્મલ વિઘટન (અપ્રમાણસરતા) નો ઉપયોગ થાય છે. મિથેન, કાર્બન મોનોક્સાઇડની જેમ, નીચા તાપમાને વિઘટન થવાની સંભાવના નથી (મીથેનનું બિન-ઉત્પ્રેરક વિઘટન ~900 થી શરૂ થાય છે. ઓ C), જે આકારહીન કાર્બન અશુદ્ધિની પ્રમાણમાં ઓછી માત્રા સાથે SWCNT ને સંશ્લેષણ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. કાર્બન મોનોક્સાઇડ અન્ય કારણસર નીચા તાપમાને વિઘટિત થતું નથી: ગતિ. વિવિધ પદાર્થોના વર્તનમાં તફાવત ફિગમાં દેખાય છે. 94.

અન્ય હાઇડ્રોકાર્બન્સ અને કાર્બન મોનોક્સાઇડ કરતાં મિથેનના ફાયદાઓમાં એ હકીકતનો સમાવેશ થાય છે કે CNTs અથવા CNFs ની રચના સાથે તેનું પાયરોલિસિસ H ના પ્રકાશન સાથે જોડાય છે. 2અને હાલની H2 ઉત્પાદન સુવિધાઓમાં ઉપયોગ કરી શકાય છે .

ઉત્પ્રેરક

CNTs અને CNF ની રચના માટે ઉત્પ્રેરક Fe, Co અને Ni છે; પ્રમોટર્સ, જે ઓછી માત્રામાં રજૂ કરવામાં આવે છે, મુખ્યત્વે Mo, W અથવા Cr (ઓછી વાર - V, Mn, Pt અને Pd), ઉત્પ્રેરક વાહકો બિન-અસ્થિર ઓક્સાઇડ અને ધાતુઓના હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ છે (Mg, Ca, Al, La, Si). , Ti, Zr) , નક્કર ઉકેલો, કેટલાક ક્ષાર અને ખનિજો (કાર્બોનેટ, સ્પિનેલ્સ, પેરોવસ્કાઇટ્સ, હાઇડ્રોટાલાસાઇટ, કુદરતી માટી, ડાયટોમાઇટ), મોલેક્યુલર સિવ્સ (ખાસ કરીને, ઝીઓલાઇટ), સિલિકા જેલ, એરજેલ, એલ્યુમિનિયમ જેલ, છિદ્રાળુ સી અને આકારહીન સી .

ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે કિંમતી ધાતુઓ(Pd, Ru, PdSe), એલોય (મિશ્મેટલ, પરમાલોય, નિક્રોમ, મોનેલ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, Co-V, Fe-Cr, Fe-Sn, Fe-Ni-Cr, Fe-Ni-C, Co-Fe-Ni , સખત એલોય Co-WC, વગેરે), CoSi 2અને CoGe 2,લાની 5, MmNi 5(એમએમ - મિશ મેટલ), Zr અને અન્ય હાઈડ્રાઈડ બનાવતી ધાતુઓના એલોય. તેનાથી વિપરિત, Au અને Ag CNT ની રચનાને અટકાવે છે.

ઉત્પ્રેરકને પાતળા ઓક્સાઇડ ફિલ્મ, જર્મેનિયમ, અમુક પ્રકારના કાચ અને અન્ય સામગ્રીના સબસ્ટ્રેટ સાથે સિલિકોન કોટેડ પર લાગુ કરી શકાય છે.

ઉત્પ્રેરક માટે આદર્શ વાહક છિદ્રાળુ સિલિકોન છે, જે ચોક્કસ રચનાના દ્રાવણમાં સિંગલ-ક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એચિંગ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. છિદ્રાળુ સિલિકોનમાં માઇક્રોપોર્સ હોઈ શકે છે (< 2 нм), мезопоры и макропоры (>100 એનએમ). ઉત્પ્રેરક મેળવવા માટે તેઓ ઉપયોગ કરે છે પરંપરાગત પદ્ધતિઓ:

• મિશ્રણ (ઓછા સામાન્ય રીતે સિન્ટરિંગ) પાવડર;
• સતત પાતળી ફિલ્મના નેનો-કદના ટાપુઓમાં અનુગામી રૂપાંતર સાથે સબસ્ટ્રેટ પર ધાતુઓનું સ્ફટરિંગ અથવા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ડિપોઝિશન (કેટલીક ધાતુઓના સ્તર-દર-સ્તર સ્પુટરિંગનો પણ ઉપયોગ થાય છે;
• રાસાયણિક વરાળ જુબાની;
• ઉકેલમાં સબસ્ટ્રેટને ડૂબવું;
• સબસ્ટ્રેટ પર ઉત્પ્રેરક કણો સાથે સસ્પેન્શન લાગુ કરવું;
• ફરતી સબસ્ટ્રેટ પર સોલ્યુશન લાગુ કરવું;
• ક્ષાર સાથે નિષ્ક્રિય પાવડરનું ગર્ભાધાન;
• ઓક્સાઇડ અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડ્સનું કોપ્રિસિટેશન;
• આયન વિનિમય;
• કોલોઇડલ પદ્ધતિઓ (સોલ-જેલ પ્રક્રિયા, રિવર્સ માઇસેલ્સ પદ્ધતિ);
• ક્ષારનું થર્મલ વિઘટન;
• મેટલ નાઈટ્રેટ્સનું દહન.

ઉપર વર્ણવેલ બે જૂથો ઉપરાંત, CNT ના ઉત્પાદન માટે મોટી સંખ્યામાં અન્ય પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે. તેઓ વપરાયેલ કાર્બન સ્ત્રોતો અનુસાર વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. પ્રારંભિક સંયોજનો છે: ગ્રેફાઇટ અને ઘન કાર્બનના અન્ય સ્વરૂપો, કાર્બનિક સંયોજનો, અકાર્બનિક સંયોજનો, ઓર્ગેનોમેટાલિક સંયોજનો. ગ્રેફાઇટને ઘણી રીતે CNT માં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે: સઘન બોલ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ત્યારબાદ ઉચ્ચ-તાપમાન એનલીંગ; પીગળેલા ક્ષારનું વિદ્યુત વિચ્છેદન; અલગ ગ્રાફીન શીટ્સમાં વિભાજન અને આ શીટ્સનું અનુગામી સ્વયંસ્ફુરિત વળાંક. હાઇડ્રોથર્મલ પરિસ્થિતિઓમાં સારવાર દ્વારા આકારહીન કાર્બનને CNT માં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. CNT કાર્બન બ્લેક (સૂટ) માંથી ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં અથવા તેમના વિના, તેમજ દબાણ હેઠળ પાણીની વરાળ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉચ્ચ-તાપમાન પરિવર્તન દ્વારા મેળવવામાં આવ્યા હતા. નેનોટ્યુબ્યુલર સ્ટ્રક્ચર્સ વેક્યૂમ એનેલીંગ પ્રોડક્ટ્સમાં સમાયેલ છે (1000 ઓ સી) ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં હીરા જેવા કાર્બનની ફિલ્મો. છેલ્લે, ફૂલેરાઇટ સીનું ઉત્પ્રેરક ઉચ્ચ-તાપમાન પરિવર્તન 60અથવા હાઇડ્રોથર્મલ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ તેની પ્રક્રિયા પણ CNT ની રચના તરફ દોરી જાય છે.

કાર્બન નેનોટ્યુબ પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. મેક્સીકન સંશોધકોની ટીમે તેમને 5.6 કિમી (વેલાસ્કો-સેન્ટોસ, 2003) ની ઊંડાઈમાંથી તેલના નમૂનામાં શોધી કાઢ્યા હતા. CNT નો વ્યાસ કેટલાક નેનોમીટરથી માંડીને દસ નેનોમીટર સુધીનો હતો, અને લંબાઈ 2 μm સુધી પહોંચી હતી. તેમાંથી કેટલાક વિવિધ નેનોપાર્ટિકલ્સથી ભરેલા હતા.

કાર્બન નેનોટ્યુબનું શુદ્ધિકરણ

CNT મેળવવા માટેની કોઈપણ સામાન્ય પદ્ધતિઓ તેમને તેમના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં અલગ કરવાનું શક્ય બનાવતી નથી. NT માં અશુદ્ધિઓ ફૂલરેન્સ, આકારહીન કાર્બન, ગ્રાફિટાઇઝ્ડ કણો અને ઉત્પ્રેરક કણો હોઈ શકે છે.

CNT શુદ્ધિકરણ પદ્ધતિઓના ત્રણ જૂથોનો ઉપયોગ થાય છે:

1. વિનાશક
2. બિન-વિનાશક,
3. સંયુક્ત

વિનાશક પદ્ધતિઓ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરે છે જે ઓક્સિડેટીવ અથવા રિડક્ટિવ હોઈ શકે છે અને વિવિધ કાર્બન સ્વરૂપોની પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં તફાવત પર આધારિત છે. ઓક્સિડેશન માટે, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો અથવા ગેસિયસ રીએજન્ટ્સના ઉકેલોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ ઘટાડવા માટે થાય છે. પદ્ધતિઓ CNT ને અલગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે ઉચ્ચ શુદ્ધતા, પરંતુ ટ્યુબના નુકસાન સાથે સંકળાયેલા છે.

બિન-વિનાશક પદ્ધતિઓમાં નિષ્કર્ષણ, ફ્લોક્યુલેશન અને પસંદગીયુક્ત વરસાદ, ક્રોસ-ફ્લો માઇક્રોફિલ્ટરેશન, કદ બાકાત ક્રોમેટોગ્રાફી, ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ, પસંદગીયુક્ત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. કાર્બનિક પોલિમર. એક નિયમ તરીકે, આ પદ્ધતિઓ ઓછી ઉત્પાદકતા અને બિનઅસરકારક છે.

કાર્બન નેનોટ્યુબના ગુણધર્મો

યાંત્રિક. નેનોટ્યુબ્સ, જેમ કે કહ્યું છે, એક અત્યંત મજબૂત સામગ્રી છે, બંને તાણ અને બેન્ડિંગમાં. તદુપરાંત, નિર્ણાયક કરતાં વધુ યાંત્રિક તાણના પ્રભાવ હેઠળ, નેનોટ્યુબ "તૂટતા" નથી, પરંતુ ફરીથી ગોઠવાય છે. નેનોટ્યુબના ઉચ્ચ તાકાત ગુણધર્મોના આધારે, એવી દલીલ કરી શકાય છે કે તે આ ક્ષણે સ્પેસ એલિવેટર કેબલ માટે શ્રેષ્ઠ સામગ્રી છે. પ્રયોગો અને આંકડાકીય અનુકરણોના પરિણામો બતાવે છે તેમ, સિંગલ-દિવાલવાળા નેનોટ્યુબનું યંગ મોડ્યુલસ 1-5 TPa ના ક્રમના મૂલ્યો સુધી પહોંચે છે, જે સ્ટીલ કરતાં વધુ તીવ્રતાનો ક્રમ છે. નીચેનો ગ્રાફ એક-દિવાલોવાળી નેનોટ્યુબ અને ઉચ્ચ-શક્તિવાળા સ્ટીલ વચ્ચેની સરખામણી બતાવે છે.

ગણતરીઓ અનુસાર, સ્પેસ એલિવેટર કેબલે 62.5 GPa ના યાંત્રિક તાણનો સામનો કરવો જોઈએ

તાણ રેખાકૃતિ (યાંત્રિક તાણની અવલંબન ? સંબંધિત વિસ્તરણથી?)

વર્તમાન સૌથી મજબૂત સામગ્રી અને કાર્બન નેનોટ્યુબ વચ્ચેના નોંધપાત્ર તફાવતને દર્શાવવા માટે, ચાલો નીચેનો વિચાર પ્રયોગ કરીએ. ચાલો કલ્પના કરીએ કે, અગાઉ ધાર્યા મુજબ, ચોક્કસ ફાચર આકારનું માળખું સ્પેસ એલિવેટર માટે કેબલ તરીકે સેવા આપશે. એકરૂપ માળખું, આજે ઉપલબ્ધ સૌથી મજબૂત સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે, તો પછી GEO (જિયોસ્ટેશનરી અર્થ ઓર્બિટ) પર કેબલનો વ્યાસ લગભગ 2 કિમી હશે અને પૃથ્વીની સપાટી પર 1 mm સુધી સાંકડો થશે. આ કિસ્સામાં, કુલ માસ 60 * 1010 ટન હશે. જો કાર્બન નેનોટ્યુબનો ઉપયોગ સામગ્રી તરીકે કરવામાં આવે, તો GEO કેબલનો વ્યાસ પૃથ્વીની સપાટી પર 0.26 mm અને 0.15 mm હશે, અને તેથી કુલ દળ 9.2 ટન હશે. ઉપરોક્ત તથ્યો પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, કાર્બન નેનોફાઈબર એ ચોક્કસ સામગ્રી છે જે કેબલ બાંધતી વખતે જરૂરી છે, જેનો વાસ્તવિક વ્યાસ લગભગ 0.75 મીટર હશે, તે પણ ટકી રહેવા માટે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિસ્ટમ, સ્પેસ એલિવેટર કેબિન ખસેડવા માટે વપરાય છે.

ઇલેક્ટ્રિકલ. કાર્બન નેનોટ્યુબના નાના કદને કારણે, ફક્ત 1996 માં જ તેમના ચોક્કસ માપનનું સીધું માપન શક્ય બન્યું હતું. વિદ્યુત પ્રતિકારચાર-પિન પદ્ધતિ.

શૂન્યાવકાશમાં સિલિકોન ઓક્સાઇડની પોલિશ્ડ સપાટી પર સોનાના પટ્ટાઓ લાગુ કરવામાં આવ્યા હતા. 2-3 μm લાંબા નેનોટ્યુબ તેમની વચ્ચેના અંતરમાં જમા કરવામાં આવ્યા હતા. પછી, 80 nm ની જાડાઈ સાથે 4 ટંગસ્ટન વાહક માપન માટે પસંદ કરેલ નેનોટ્યુબમાંથી એક પર લાગુ કરવામાં આવ્યા હતા. દરેક ટંગસ્ટન કંડક્ટરનો સોનાની એક પટ્ટી સાથે સંપર્ક હતો. નેનોટ્યુબ પરના સંપર્કો વચ્ચેનું અંતર 0.3 થી 1 μm સુધીનું છે. પ્રત્યક્ષ માપનના પરિણામો દર્શાવે છે કે નેનોટ્યુબની પ્રતિકારકતા નોંધપાત્ર મર્યાદામાં બદલાઈ શકે છે - 5.1 * 10 થી -60.8 ઓહ્મ/સેમી સુધી. લઘુત્તમ પ્રતિકારકતા એ ગ્રેફાઇટ કરતા ઓછી તીવ્રતાનો ક્રમ છે. મોટા ભાગના નેનોટ્યુબમાં મેટાલિક વાહકતા હોય છે, અને નાનો ભાગ 0.1 થી 0.3 eV સુધીના બેન્ડ ગેપ સાથે સેમિકન્ડક્ટરના ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

ફ્રેન્ચ અને રશિયન સંશોધકો (IPTM RAS, Chernogolovka માંથી) નેનોટ્યુબની બીજી મિલકત, સુપરકન્ડક્ટિવિટી શોધી કાઢી. તેઓએ ~1 nm ના વ્યાસ સાથે વ્યક્તિગત સિંગલ-દિવાલવાળી નેનોટ્યુબની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ માપી, મોટી સંખ્યામાં સિંગલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ બંડલમાં વળેલા, તેમજ વ્યક્તિગત મલ્ટિવોલ્ડ નેનોટ્યુબ. બે સુપરકન્ડક્ટિંગ મેટલ સંપર્કો વચ્ચે 4K ની નજીકના તાપમાને સુપરકન્ડક્ટિંગ કરંટ જોવા મળ્યો છે. નેનોટ્યુબમાં ચાર્જ ટ્રાન્સફરની વિશેષતાઓ સામાન્ય, ત્રિ-પરિમાણીય વાહકમાં સહજતાથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે અને દેખીતી રીતે, ટ્રાન્સફરની એક-પરિમાણીય પ્રકૃતિ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.

યુનિવર્સિટી ઑફ લૉસૅન (સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડ)માંથી ડી ગિયર દ્વારા પણ શોધાયેલ રસપ્રદ મિલકત: સિંગલ-દિવાલવાળા નેનોટ્યુબના નાના, 5-10°, વળાંક સાથે વાહકતામાં તીવ્ર (લગભગ બે ક્રમની તીવ્રતા) ફેરફાર. આ ગુણધર્મ નેનોટ્યુબની એપ્લિકેશનની શ્રેણીને વિસ્તૃત કરી શકે છે. એક તરફ, નેનોટ્યુબ વિદ્યુત સિગ્નલમાં યાંત્રિક સ્પંદનોનું તૈયાર, અત્યંત સંવેદનશીલ કન્વર્ટર હોવાનું બહાર આવ્યું છે અને પાછળ (હકીકતમાં, તે એક ટેલિફોન હેન્ડસેટ છે જે ઘણા માઇક્રોન લાંબો અને વ્યાસમાં લગભગ નેનોમીટર છે), અને, બીજી તરફ, તે નાનામાં નાના વિકૃતિઓનું લગભગ તૈયાર સેન્સર છે. આવા સેન્સર એવા ઉપકરણોમાં એપ્લિકેશન શોધી શકે છે જે યાંત્રિક ઘટકો અને ભાગોની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરે છે જેના પર લોકોની સલામતી આધાર રાખે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ટ્રેન અને એરોપ્લેનના મુસાફરો, પરમાણુ અને થર્મલ પાવર પ્લાન્ટના કર્મચારીઓ વગેરે.

રુધિરકેશિકા. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે ખુલ્લા નેનોટ્યુબમાં કેશિલરી ગુણધર્મો હોય છે. નેનોટ્યુબ ખોલવા માટે, તમારે ટોચનો ભાગ દૂર કરવાની જરૂર છે - કેપ. દૂર કરવાની એક પદ્ધતિ 850 ના તાપમાને નેનોટ્યુબને એનિલ કરવાની છે 0પ્રવાહમાં કેટલાક કલાકો સુધી સી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ. ઓક્સિડેશનના પરિણામે, તમામ નેનોટ્યુબમાંથી લગભગ 10% ખુલ્લી થઈ જાય છે. નેનોટ્યુબના બંધ છેડાને નષ્ટ કરવાની બીજી રીત એ છે કે તેમને 2400 સે.ના તાપમાને 4.5 કલાક માટે ઘટ્ટ નાઈટ્રિક એસિડમાં પલાળી રાખો. આ સારવારના પરિણામે, 80% નેનોટ્યુબ ખુલ્લા થઈ જાય છે.

કેશિલરી અસાધારણ ઘટનાના પ્રથમ અભ્યાસો દર્શાવે છે કે જો તેની સપાટીનું તાણ 200 mN/m કરતા વધારે ન હોય તો પ્રવાહી નેનોટ્યુબ ચેનલમાં પ્રવેશ કરે છે. તેથી, નેનોટ્યુબમાં કોઈપણ પદાર્થો દાખલ કરવા માટે, નીચા સપાટીના તાણવાળા દ્રાવકોનો ઉપયોગ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ચેનલમાં કેટલીક ધાતુઓના નેનોટ્યુબ દાખલ કરવા માટે, કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક એસિડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેનું સપાટી તણાવ ઓછું છે (43 mN/m). પછી હાઇડ્રોજન વાતાવરણમાં 4000 C તાપમાને 4 કલાક માટે એનિલિંગ હાથ ધરવામાં આવે છે, જે ધાતુના ઘટાડા તરફ દોરી જાય છે. આ રીતે, નિકલ, કોબાલ્ટ અને આયર્ન ધરાવતી નેનોટ્યુબ્સ મેળવવામાં આવી હતી.

ધાતુઓની સાથે, કાર્બન નેનોટ્યુબ પણ ભરી શકાય છે વાયુયુક્ત પદાર્થો, ઉદાહરણ તરીકે પરમાણુ સ્વરૂપમાં હાઇડ્રોજન. આ ક્ષમતા ધરાવે છે વ્યવહારુ મહત્વ, કારણ કે તે હાઇડ્રોજનના સુરક્ષિત સંગ્રહની શક્યતા ખોલે છે, જેનો ઉપયોગ એન્જિનમાં પર્યાવરણને અનુકૂળ ઇંધણ તરીકે થઈ શકે છે. આંતરિક કમ્બશન. વૈજ્ઞાનિકો નેનોટ્યુબની અંદર પહેલેથી જ એમ્બેડ કરેલા ગેડોલિનિયમ અણુઓ સાથે ફુલરેન્સની આખી સાંકળ મૂકવા સક્ષમ હતા (જુઓ આકૃતિ. 5).

ચોખા. 5. એક-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબની અંદર C60ની અંદર

કેશિલરી અસરો અને નેનોટ્યુબનું ભરણ

નેનોટ્યુબ કાર્બન પાયરોલિસિસ ઇલેક્ટ્રિક આર્ક

કાર્બન નેનોટ્યુબની શોધ પછી તરત જ, નેનોટ્યુબ ભરવાની સંભાવના દ્વારા સંશોધકોનું ધ્યાન આકર્ષિત થયું. વિવિધ પદાર્થો, જે માત્ર વૈજ્ઞાનિક રસ નથી, પણ છે મહાન મૂલ્યલાગુ સમસ્યાઓ માટે, કારણ કે વાહક, સેમિકન્ડક્ટિંગ અથવા સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રીથી ભરેલી નેનોટ્યુબને હાલમાં જાણીતા માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક તત્વોમાં સૌથી નાનું ગણી શકાય. આ સમસ્યામાં વૈજ્ઞાનિક રુચિ એ પ્રશ્નના પ્રાયોગિક રીતે પ્રમાણિત જવાબ મેળવવાની સંભાવના સાથે સંકળાયેલ છે: રુધિરકેશિકાની ઘટનાઓ મેક્રોસ્કોપિક ઑબ્જેક્ટ્સમાં સહજ તેમના લક્ષણોને કયા લઘુત્તમ કદમાં જાળવી રાખે છે? પ્રથમ વખત, ધ્રુવીકરણ દળોના પ્રભાવ હેઠળ નેનોટ્યુબની અંદર એનઆર પરમાણુ દોરવાની સમસ્યામાં આ સમસ્યાને ધ્યાનમાં લેવામાં આવી હતી. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે રુધિરકેશિકાઓ ભીના પ્રવાહીના શોષણ તરફ દોરી જાય છે આંતરિક સપાટીરુધિરકેશિકાની અંદરની નળીઓ જ્યારે નેનોમીટર-વ્યાસની નળીઓમાં જાય છે ત્યારે તેમની પ્રકૃતિ જાળવી રાખે છે.

કાર્બન નેનોટ્યુબમાં રુધિરકેશિકાની ઘટના સૌપ્રથમ પ્રાયોગિક ધોરણે એક અભ્યાસમાં હાથ ધરવામાં આવી હતી જ્યાં નેનોટ્યુબમાં પીગળેલા સીસાના કેશિલરી દોરવાની અસર જોવા મળી હતી. આ પ્રયોગમાં, નેનોટ્યુબના સંશ્લેષણ માટે બનાવાયેલ ઇલેક્ટ્રિક આર્કને 30 V ના વોલ્ટેજ પર 0.8 વ્યાસ અને 15 સે.મી.ની લંબાઇવાળા ઇલેક્ટ્રોડ અને 180 - 200 A ના પ્રવાહની વચ્ચે સળગાવવામાં આવ્યો હતો. સામગ્રીનો એક સ્તર 3-4 એનોડ સપાટીના થર્મલ વિનાશના પરિણામે કેથોડ સપાટી પર બનેલી સેમી ઊંચી સપાટીને ચેમ્બરમાંથી દૂર કરવામાં આવી હતી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના પ્રવાહમાં T = 850° C પર 5 કલાક સુધી રાખવામાં આવી હતી. આ કામગીરી, જેના પરિણામે નમૂનો તેના દળના 10% જેટલો ગુમાવ્યો, આકારહીન ગ્રેફાઇટ કણોના નમૂનાને સાફ કરવામાં અને કાંપમાં રહેલા નેનોટ્યુબને બહાર કાઢવામાં મદદ કરી. મધ્ય ભાગનેનોટ્યુબ ધરાવતા કાંપને ઇથેનોલમાં મૂકવામાં આવ્યો હતો અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા સારવાર કરવામાં આવી હતી. ક્લોરોફોર્મમાં વિખરાયેલા ઓક્સિડેશન ઉત્પાદનને ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને અવલોકન માટે છિદ્રો સાથે કાર્બન ટેપ પર લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. અવલોકનો દર્શાવે છે તેમ, નળીઓ કે જે સારવારને આધિન ન હતી તે સીમલેસ માળખું, હેડ હતા યોગ્ય ફોર્મઅને વ્યાસ 0.8 થી 10 nm. ઓક્સિડેશનના પરિણામે, લગભગ 10% નેનોટ્યુબ ક્ષતિગ્રસ્ત કેપ્સ સાથે સમાપ્ત થઈ, અને ટોચની નજીકના કેટલાક સ્તરો ફાટી ગયા. અવલોકન માટે બનાવાયેલ નેનોટ્યુબ ધરાવતો નમૂનો શૂન્યાવકાશમાં પીગળેલા સીસાના ટીપાંથી ભરવામાં આવ્યો હતો, જે ઇલેક્ટ્રોન બીમ સાથે ધાતુની સપાટીને ઇરેડિયેટ કરીને મેળવવામાં આવ્યો હતો. આ કિસ્સામાં, નેનોટ્યુબની બાહ્ય સપાટી પર 1 થી 15 nm સુધીના સીસાના ટીપાં જોવા મળ્યા હતા. નેનોટ્યુબને 30 મિનિટ માટે T = 400°C (સીસાના ગલનબિંદુની ઉપર) હવામાં બંધ કરવામાં આવી હતી. ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા અવલોકનોના પરિણામો દ્વારા દર્શાવ્યા મુજબ, એનિલીંગ પછી નેનોટ્યુબનો ભાગ નક્કર સામગ્રીથી ભરેલો હોવાનું બહાર આવ્યું છે. નેનોટ્યુબ ભરવાની સમાન અસર જોવા મળી હતી જ્યારે એનિલીંગના પરિણામે ખોલવામાં આવેલા ટ્યુબના માથાને શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રોન બીમથી ઇરેડિયેટ કરવામાં આવ્યા હતા. જો ઇરેડિયેશન પૂરતું મજબૂત હોય, તો ટ્યુબના ખુલ્લા છેડાની નજીકની સામગ્રી ઓગળે છે અને ઘૂસી જાય છે. ટ્યુબની અંદર સીસાની હાજરી એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન અને ઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવી હતી. સૌથી પાતળા લીડ વાયરનો વ્યાસ 1.5 nm હતો. અવલોકન પરિણામો અનુસાર, ભરેલા નેનોટ્યુબની સંખ્યા 1% થી વધુ નથી.

ટ્યુટરિંગ

વિષયનો અભ્યાસ કરવામાં મદદની જરૂર છે?

અમારા નિષ્ણાતો તમને રુચિ ધરાવતા વિષયો પર સલાહ આપશે અથવા ટ્યુટરિંગ સેવાઓ પ્રદાન કરશે.
તમારી અરજી સબમિટ કરોપરામર્શ મેળવવાની સંભાવના વિશે જાણવા માટે હમણાં જ વિષય સૂચવો.

કાર્બન નેનોટ્યુબ બનાવે છે નવો ઉદ્યોગઉદ્યોગ અને સામગ્રી વિજ્ઞાન

"નેનો" શ્રેણીના પદાર્થો, એટલે કે, 100 એનએમ કરતા ઓછા કણો સાથે, આજે કાર્બન બ્લેક (સૂટ) અને સિલિકા જેલ ("સફેદ સૂટ") દ્વારા રજૂ થાય છે. અન્ય નેનોમટીરિયલ્સનું ઉત્પાદન વોલ્યુમ અજોડ રીતે ઓછું છે. પરંતુ હવે પરિસ્થિતિ બદલાઈ રહી છે, કાર્બન નેનોટ્યુબ બજારમાં પ્રવેશી છે. કાર્બન નેનોટ્યુબ- આ વિસ્તૃત નળાકાર માળખાં છે જેમાં એક અથવા અનેક ષટ્કોણ (ભૌમિતિક રીતે હનીકોમ્બ સમાન) ગ્રેફાઇટ પ્લેન ટ્યુબમાં વળેલા હોય છે.

માં કાર્બન માઇક્રોટ્યુબની પેટન્ટ કરવામાં આવી છે XIX ના અંતમાંસદીઓ, અને નેનોટ્યુબ સૌપ્રથમ 1950 ના દાયકામાં મોસ્કો ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઑફ ફિઝિકલ કેમિસ્ટ્રીમાં મેળવવામાં આવ્યા હતા, પછી 1970 ના દાયકામાં જાપાનમાં અને અંતે 1991 માં જાપાનમાં "શોધવામાં આવ્યા હતા". ત્યારથી, પાઈપોમાં રસ સતત વધ્યો છે.

સેટ દ્વારા જરૂરી ગુણધર્મોનેનોટ્યુબમાં કોઈ એનાલોગ નથી

• નેનોટ્યુબમાં એકબીજા સાથે કાર્બન અણુઓનું બંધન વિક્રમી શક્તિ ધરાવે છે. નેનોટ્યુબનું યંગ્સ મોડ્યુલસ (એક દબાણનું પરિમાણ જે પદાર્થના તાણ અથવા સંકોચન માટેના પ્રતિકારને દર્શાવે છે) 1 TPa (આશરે 1 મિલિયન વાતાવરણ - હીરા કરતા વધારે) છે. નેનોટ્યુબની થર્મલ વાહકતા તાંબા કરતા આઠ ગણી વધારે છે, અને વિદ્યુત વાહકતા ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરતી નથી. ટ્યુબમાં વર્તમાન ઘનતા કોપર વાયર જે ઘનતા પર વિસ્ફોટ થાય છે તેના કરતા હજાર ગણી વધારે હોઈ શકે છે.

નેનોટ્યુબનું વૈશ્વિક ઉત્પાદન દર વર્ષે 1,000 ટનને વટાવી ગયું છે. કાર્બન નેનોટ્યુબમાંથી બનેલી અથવા કાર્બન નેનોટ્યુબ ધરાવતી સામગ્રીનો ઉપયોગ એ એક નવું આર્થિક ક્ષેત્ર બની ગયું છે જે વૈશ્વિક નાણાકીય કટોકટીથી પ્રભાવિત થયું ન હતું.

• 2010 માં નેનોટ્યુબની વૈશ્વિક માંગ 10 હજાર ટન હોવાનો અંદાજ છે. તેઓ 40 થી વધુ કંપનીઓ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. જર્મન બેયર 2012 સુધીમાં ઉત્પાદન ક્ષમતાને 3,000 t/y સુધી વિસ્તૃત કરવાની યોજના ધરાવે છે, ફ્રેન્ચ આર્કેમા 400 ટનની વાર્ષિક ક્ષમતા ધરાવતો પ્લાન્ટ ધરાવે છે, ચાઈનીઝ CNano - 500 t/y, અને બેલ્જિયન નેનોસિલ - 400 ટી/વર્ષ. જાપાનીઝ કંપની 500 t/y સુધી કાર્બન નેનોફાઈબરના ઉત્પાદનમાં વધારો કરે છે શોવા ડેન્કો .

• નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ સામગ્રીને બે મોટા જૂથોમાં વહેંચવામાં આવે છે. એકની સામગ્રીમાં 95-100% નેનોટ્યુબ હોય છે. બીજી સામગ્રી નેનોકોમ્પોઝીટ છે - તેનાથી વિપરીત, તેમાં 5% સુધી થોડી નેનોટ્યુબ હોય છે.

નેનોટ્યુબ સામગ્રી

નેનોટ્યુબનો આકાર તેમને બે રીતે ગોઠવવાની મંજૂરી આપે છે: અસ્તવ્યસ્ત અથવા ક્રમશઃ, જે સામગ્રીના ગુણધર્મોને અસર કરે છે. નેનોટ્યુબને વિવિધ જોડીને સુધારી શકાય છે રાસાયણિક જૂથોઅને નેનોપાર્ટિકલ્સ. આ નેનોટ્યુબના ગુણધર્મો અને તેમની સામગ્રીમાં પણ ફેરફાર કરે છે.

• પ્રથમ જૂથની સામગ્રીમાં નેનોટ્યુબની બનેલી "મોનોલિથિક" રચનાઓ શામેલ છે; ટ્યુબમાંથી કોટિંગ્સ, ફિલ્મો અને નેનોપેપર; ટ્યુબમાંથી રેસા; "વન" - નેનોટ્યુબ એકબીજાની સમાંતર સ્થિત છે અને સબસ્ટ્રેટને લંબરૂપ છે. "મોનોલિથિક" સામગ્રીનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થતો નથી.

"રબર" ને ગંઠાયેલ લાંબા નેનોટ્યુબથી અલગ કરવામાં આવ્યું છે, જે ચક્રીય ભારણ અને તાપમાન -140 થી +900 °C સુધી વિનાશ માટે પ્રતિરોધક છે. તેનું પ્રદર્શન સિલિકોન રબર કરતા ઘણું બહેતર છે, જે શ્રેષ્ઠ વિસ્કોએલાસ્ટિક સામગ્રી માનવામાં આવે છે.

• કોટિંગ્સ, ફિલ્મો અને નેનોપેપર્સ ક્યાં તો ટ્યુબના સંશ્લેષણ દરમિયાન અથવા તેમના વિખેરાઈ (કોલોઇડલ સોલ્યુશન્સ) માંથી મેળવવામાં આવે છે. પદ્ધતિઓનો પ્રથમ જૂથ ઉચ્ચ-તાપમાન છે, બીજાને ગરમીની જરૂર નથી. ટ્યુબમાંથી સૌથી સરળ મેક્રોમટીરિયલ, નેનોપેપર, 10-30 nm ની જાડાઈ ધરાવે છે અને તે વિક્ષેપોના ગાળણ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.

.

કંપની નેનોકોમ્પ ટેક્નોલોજીસ (યુએસએ) લગભગ 3 m2 વિસ્તાર સાથે નેનોપેપરની શીટ્સ વેચે છે અને 4-6 t/વર્ષની ક્ષમતા સાથે ઉત્પાદન સુવિધા બનાવવાની યોજના ધરાવે છે. નેનોપેપર રોલ્સ બનાવવા માટેની પદ્ધતિઓ લાગુ કરવામાં આવી છે.

• ફિલ્ટર્સ નેનોપેપરમાંથી બનાવવામાં આવે છે (વાઇરસને દૂર કરવા અથવા પાણીને ડિસલ્ટ કરવા સહિત), સામે રક્ષણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન, હીટરના ભાગો, સેન્સર્સ, એક્ટ્યુએટર્સ, ફીલ્ડ એમિટર્સ, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઉપકરણોના ઇલેક્ટ્રોડ્સ, ઉત્પ્રેરક વાહકો, વગેરે.

પારદર્શક વિદ્યુત વાહક ફિલ્મો અને કોટિંગ્સ ઈન્ડિયમ અને ટીન ઓક્સાઇડના નક્કર ઉકેલો સાથે સ્પર્ધા કરે છે અને ઈલેક્ટ્રોનિક્સ, સેન્સર્સ અને ફોટોવોલ્ટેઈક્સ ઉપકરણોમાં આ ખર્ચાળ અને નાજુક સામગ્રીને બદલી શકે છે.

• અમેરિકન કંપની ઇકોસ વિકસિત અને 2005 થી રચના સપ્લાય કરી રહી છે Invisicon શાહી નેનોટ્યુબની પાતળી ફિલ્મોને સબસ્ટ્રેટ પર જમા કરવા માટે.

કાર્બન નેનોટ્યુબ તંતુઓ કાર્ગોને પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષામાં આર્થિક રીતે ઉપાડવા માટે એક આદર્શ "સ્પેસ એલિવેટર" ટેથર સામગ્રી જેવા લાગતા હતા. જો કે, નેનોટ્યુબના ગુણધર્મોને મેક્રોમટીરિયલ્સમાં સ્થાનાંતરિત કરવું એ સરળ કાર્યથી દૂર હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

• ફાઇબર અલગ અલગ રીતે મેળવવામાં આવે છે. "સૂકી" પદ્ધતિઓમાં હાઇડ્રોકાર્બનના પાયરોલિસિસ દરમિયાન બનેલા એરજેલમાંથી રચના અને "લાકડા"માંથી સ્પિનિંગનો સમાવેશ થાય છે.

એરજેલમાંથી રેસા ખેંચવા અને વળી જવાની ટેક્નોલોજી - "સોફ્ટ સ્મોક" - માં વિકસાવવામાં આવી હતી. કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટી . સાથે પ્રતિક્રિયા ઝોનમાં ઉચ્ચ તાપમાનહાઇડ્રોકાર્બન પૂરો પાડવામાં આવે છે, જેમાંથી એરજેલ બનાવવામાં આવે છે (એટલે ​​​​કે, એક જેલ જેમાં પ્રવાહી તબક્કાને સંપૂર્ણપણે વાયુયુક્ત દ્વારા બદલવામાં આવે છે). તેમાંથી ફાઇબર કાપવામાં આવે છે, જેમ કે ટોમાંથી જૂના દિવસોમાં. ઇઝરાયેલમાં, 2010 માં કેમ્બ્રિજ નેનોટ્યુબ ધરાવતા હાઇબ્રિડ કમ્પોઝીટમાંથી શરીરના બખ્તર અને રક્ષણાત્મક કોટિંગ્સ બનાવવા માટે એક કંપની બનાવવામાં આવી હતી.

• "જંગલ" માંથી કાંતવું એ રેશમના કીડામાંથી રેશમના દોરા મેળવવાની યાદ અપાવે છે.

.

તંતુઓ ઉત્પન્ન કરવા માટેની ઉકેલ પદ્ધતિઓ પ્રવાહી પ્રવાહમાં વિખેરી નાખવા અથવા સુપરએસિડ્સ (સલ્ફ્યુરિક કરતાં વધુ મજબૂત એસિડ) માં કોલોઇડલ દ્રાવણમાંથી નિષ્કર્ષણ છે.

• કંપની નેનોકોમ્પ ટેક્નોલોજીસ 10 કિમી લાંબા મજબૂત ફાઇબરના સપ્લાયની જાહેરાત કરી, જેના ઉત્પાદન માટે લાંબા નેનોટ્યુબનો ઉપયોગ થાય છે. ટ્વિસ્ટેડ થ્રેડો 3 GPa ની મજબૂતાઈ ધરાવે છે અને કેટલીક બાબતોમાં તે પહેલાથી જ કેવલર કરતા ચડિયાતા છે.

"વન" તેના ગુણધર્મોના સમૂહમાં કોઈ અનુરૂપ નથી - તે એક સ્થિતિસ્થાપક, વિદ્યુત અને થર્મલી વાહક સામગ્રી છે જે વિવિધ આકાર લઈ શકે છે અને સુધારી શકાય છે. 2004 માં, એક ઉચ્ચ-થ્રુપુટ "વન" સુપરવૃદ્ધિ પ્રક્રિયા વર્ણવવામાં આવી હતી: 15-18 મીમી સુધી ખૂબ જ શુદ્ધ કાર્બન નેનોટ્યુબનું ઉત્પાદન કરે છે, જે તેમની કિંમતને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.

• જાપાન સુપરગ્રોથ પ્રક્રિયાના આધારે ઉત્પાદન શરૂ કરવાની તૈયારી કરી રહ્યું છે. તેની ક્ષમતા સિંગલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબની માત્ર 600 g/h છે, પરંતુ તેઓ ટૂંક સમયમાં તેને 10 t/g સુધી વધારવાની યોજના ધરાવે છે.

"ફોરેસ્ટ" નો ઉપયોગ સુપરકેપેસિટર્સ, ફીલ્ડ એમિટર્સ અને માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સ બનાવવા માટે થઈ શકે છે સૌર પેનલ્સ, પોલિમર-આધારિત સંયોજનોના ઘટક તરીકે. સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર "સ્કેફોલ્ડ" બિછાવીને, ગાઢ ઘોડાની લગામ મેળવવામાં આવી હતી. તેઓ વિદ્યુત વાહકતામાં ધાતુઓને વટાવી શકે છે અને એરોસ્પેસ ઉદ્યોગમાં એપ્લિકેશન મેળવશે.

• સમાંતર નેનોટ્યુબમાંથી બનાવેલ કૃત્રિમ સ્નાયુ ટેપ 80 થી 1900 K તાપમાને કામ કરે છે અને જ્યારે લાગુ થાય છે ઇલેક્ટ્રિક સંભવિતખૂબ જ ઉચ્ચ વિસ્તરણ પ્રદાન કરો. યાંત્રિક ઊર્જામાં વીજળીના આવા કન્વર્ટર્સ પીઝોક્રિસ્ટલ્સ કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ છે.

નેનોટ્યુબ્સ સાથે ડોપ કરેલી સામગ્રી

બીજા જૂથની સામગ્રીનું ઉત્પાદન - નેનોકોમ્પોઝીટ, મુખ્યત્વે પોલિમર - ઝડપથી વધી રહ્યું છે

• કાર્બન નેનોટ્યુબની થોડી માત્રામાં પણ દાખલ થવાથી પોલિમરના ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર થાય છે, વિદ્યુત વાહકતા મળે છે, થર્મલ વાહકતા વધે છે અને તેમાં સુધારો થાય છે. યાંત્રિક લાક્ષણિકતાઓ, રાસાયણિક અને થર્મલ સ્થિરતા. ડઝનેક વિવિધ પોલિમર પર આધારિત નેનોકોમ્પોઝીટ બનાવવામાં આવી છે, અને તેમની તૈયારી માટેની ઘણી પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે.

નેનોટ્યુબ સાથે પોલિમર પર આધારિત સંયુક્ત રેસા વ્યાપક એપ્લિકેશન શોધી શકે છે.

• કંપની દ્વારા ઉત્પાદિત લગભગ દરેક વસ્તુ બેયર પોલિમર કમ્પોઝીટ માટે નેનોટ્યુબનો ઉપયોગ થાય છે. કંપની આર્કેમા થર્મોપ્લાસ્ટિક સંયોજનો માટે તેના નેનોટ્યુબ્સ પૂરા પાડે છે, અને નેનોસિલ - ગરમી-સંકોચાઈ શકે તેવા પોલિમર અને કાર્બન ફાઇબરવાળા પ્રીપ્રેગ્સ માટે (પ્રીપ્રેગ્સ આગળની પ્રક્રિયા માટે અર્ધ-તૈયાર સંયુક્ત સામગ્રી છે).

અમેરિકન કંપની હાયપરિયન કેટાલિસિસ ઇન્ટ. , નેનોટ્યુબના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં અગ્રણી, ઇપોક્સી રેઝિન અને પોલિમર્સમાં સમાવિષ્ટ કરવા માટે ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

નેનોટ્યુબના પ્રકાર

• સિરામિક સંયોજનો ઘણા પ્રત્યાવર્તન પદાર્થોના આધારે બનાવવામાં આવે છે, પરંતુ ઔદ્યોગિક વિકાસની દ્રષ્ટિએ તે પોલિમર પર આધારિત નેનોકોમ્પોઝિટ્સ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે હલકી ગુણવત્તાવાળા છે. પોલિમરના કિસ્સામાં, નાની માત્રામાં નેનોટ્યુબનો ઉમેરો વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા વધારે છે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન સામે રક્ષણ કરવાની ક્ષમતા આપે છે અને સૌથી અગત્યનું, સિરામિક્સના ક્રેક પ્રતિકારમાં વધારો કરે છે.

કોંક્રીટમાં ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં નેનોટ્યુબ દાખલ થવાથી તેનો ગ્રેડ, ક્રેક પ્રતિકાર, શક્તિ વધે છે અને સંકોચન ઘટે છે.

• સામાન્ય બિન-ફેરસ ધાતુઓ અને એલોય સાથે મેટલ કમ્પોઝીટ બનાવવામાં આવે છે. સૌથી વધુ ધ્યાનકોપર કમ્પોઝીટને આપવામાં આવે છે, જેનાં યાંત્રિક ગુણધર્મો તાંબાની તુલનામાં બે થી ત્રણ ગણા વધારે છે. ઘણી રચનાઓમાં તાકાત અને કઠિનતા, થર્મલ વિસ્તરણ અને ઘર્ષણના નીચા ગુણાંકમાં વધારો થયો છે.

હાઇબ્રિડ કમ્પોઝિટમાં સામાન્ય રીતે ત્રણ ઘટકો હોય છે: પોલિમર અથવા અકાર્બનિક ફાઇબર (ફેબ્રિક્સ), નેનોટ્યુબ અને બાઈન્ડર. આ વર્ગનો સમાવેશ થાય છે prepregs .

• નેનોટ્યુબ સાથે પ્રીપ્રેગ્સના ઉત્પાદનમાં નિષ્ણાત છે અમેરિકન કંપની Zyvex પ્રદર્શન સામગ્રી . નેનોટ્યુબ પ્રિપ્રેગ્સની મજબૂતાઈ અને જડતામાં 30-50% વધારો કરે છે. પ્રિપ્રેગ્સનો ઉપયોગ માનવરહિત દરિયાઈ જાસૂસી બોટ બનાવવા માટે થાય છે "પિરાન્હા" .

2009 માં, નેનોટ્યુબ સાથેના સંયોજનથી બનેલા એન્જિન ફેરિંગ સાથેનું પ્રથમ હવાઈ બજાણિયાનું વિમાન યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ઉડ્યું. એરોપ્લેન ગ્લાઈડરના કેટલાક તત્વો F-35 કંપનીઓ માર્ટિન લોકહીડ પેસેન્જર એરફ્રેમના આશરે 100 ભાગો આવા સંયોજનોમાંથી બનાવેલ છે બોઇંગ 787 નેનોટ્યુબનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે તેવું માનવામાં આવે છે.

• કંપની નેનોસિલ ટ્યુબ સાથે ઇપોક્સી રેઝિન ઉત્પન્ન કરે છે એપોસાયલ અને prepregs પ્રેગસીલ કાચના તંતુઓ, કાર્બન અથવા અરામિડ રેસા પર આધારિત. ઉમેરણો ક્રેક પ્રતિકાર 100%, ઇન્ટરલેયર શીયર સ્ટ્રેન્થ 15% વધારે છે અને થર્મલ વિસ્તરણના ગુણાંકને ઘટાડે છે. શરીરના બખ્તર માટે ઓટોમોટિવ અને ઉડ્ડયન ઉદ્યોગોમાં કમ્પોઝીટનો ઉપયોગ કરવાનું આયોજન છે. તેઓ 49-મીટર વિન્ડ ટર્બાઇન બ્લેડનું વજન 7.3 થી 5.8 ટન સુધી ઘટાડે છે.

ફિનિશ કંપની એમરોય યુરોપ ઓય નેનોટ્યુબ ઉત્પાદનનો ઉપયોગ કરીને બેયર , ઇપોક્સી કોન્સન્ટ્રેટ ઉત્પન્ન કરે છે હાયબટોનાઈટ માટે દરિયાઈ જહાજો, પવન જનરેટર, રમતગમતના સાધનો, વગેરે.

• કેનેડિયન prepregs માટે નેનોલેજ કંપનીની ટ્યુબનો ઉપયોગ કરે છે બેયર , એ નેનોકોમ્પ ટેક્નોલોજીસ નેનોપેપરની મોટી શીટ્સ અને રોલ્સ બનાવે છે.

હાઇબ્રિડ કમ્પોઝીટ નુકસાન સેન્સર ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરી શકે છે.

• વિવિધ મેટ્રિસિસ સાથે બાયોકોમ્પોઝીટ પણ બનાવવામાં આવી છે. હાડકાના પ્રત્યારોપણ માટેની સામગ્રી, સ્નાયુઓ અને હાડકાની પેશીઓ, રેટિના અને આંખના ઉપકલા કોષો, ચેતાકોષોના નેટવર્ક્સ, તેમજ બાયોફંક્શનલ કમ્પોઝીટ અને બાયોસેન્સર્સની વૃદ્ધિ માટેની ફિલ્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે.

ઉદાહરણો નેનોટ્યુબ સાથેની સામગ્રીની વિવિધતા અને ગુણધર્મોને ખતમ કરતા નથી. તેમના ઉપયોગના ક્ષેત્રો વિસ્તરી રહ્યા છે; તેઓ નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ મટિરિયલ વિજ્ઞાનના વિકાસના સ્તર અને વ્યક્તિગત દેશોમાં વિજ્ઞાન અને તકનીકીની સામાન્ય સ્થિતિ નક્કી કરવા લાગ્યા છે.

એડ્યુઅર્ડ રાકોવ, રાસાયણિક વિજ્ઞાનના ડૉક્ટર, નેનોટેકનોલોજી અને નેનોમટીરિયલ્સ વિભાગના વડા, રશિયન કેમિકલ ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીનું નામ આપવામાં આવ્યું છે. ડીઆઈ. મેન્ડેલીવ

પરિચય:

નેનોટ્યુબ માત્ર અભ્યાસ હેઠળની સામગ્રી તરીકે જ નહીં, પણ સંશોધન સાધન તરીકે પણ કાર્ય કરી શકે છે. નેનોટ્યુબના આધારે, ઉદાહરણ તરીકે, માઇક્રોસ્કોપિક ભીંગડા બનાવવાનું શક્ય છે. અમે નેનોટ્યુબ લઈએ છીએ, તેના કુદરતી સ્પંદનોની આવર્તન (સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક પદ્ધતિઓ દ્વારા) નક્કી કરીએ છીએ, પછી તેની સાથે અભ્યાસ હેઠળના નમૂનાને જોડીએ છીએ અને લોડ થયેલ નેનોટ્યુબના સ્પંદનોની આવર્તન નક્કી કરીએ છીએ. આ ફ્રીક્વન્સી ફ્રી નેનોટ્યુબની ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી કરતાં ઓછી હશે: છેવટે, સિસ્ટમનો સમૂહ વધ્યો છે, પરંતુ કઠોરતા એ જ રહી છે (સ્પ્રિંગ પરના વજનની ઓસિલેશન આવર્તન માટેનું સૂત્ર યાદ રાખો). ઉદાહરણ તરીકે, કામમાં એવું જાણવા મળ્યું કે લોડ ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સીને 3.28 MHz થી 968 kHz સુધી ઘટાડે છે, જ્યાંથી લોડનું વજન 22 +- 8 fg (ફેમટોગ્રામ્સ, એટલે કે 10-15 ગ્રામ!) મેળવવામાં આવ્યું હતું.

બીજું ઉદાહરણ કે જ્યાં નેનોટ્યુબ ભૌતિક ઉપકરણનો ભાગ છે તેને સ્કેનિંગ ટનલિંગ અથવા અણુ બળ માઇક્રોસ્કોપની ટોચ પર "માઉન્ટ" કરવાનું છે. સામાન્ય રીતે આવી ધાર એ તીક્ષ્ણ ટંગસ્ટન સોય હોય છે, પરંતુ પરમાણુ ધોરણો દ્વારા આવા શાર્પિંગ હજી પણ એકદમ રફ છે. નેનોટ્યુબ એ ઘણા અણુઓના ક્રમના વ્યાસ સાથેની એક આદર્શ સોય છે. ચોક્કસ વોલ્ટેજ લાગુ કરીને, સબસ્ટ્રેટ પર સીધા જ સોય હેઠળ સ્થિત અણુઓ અને સમગ્ર પરમાણુઓને પસંદ કરી શકાય છે અને તેમને સ્થાને સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે.

નેનોટ્યુબના અસામાન્ય વિદ્યુત ગુણધર્મો તેમને નેનોઈલેક્ટ્રોનિક્સ માટેની મુખ્ય સામગ્રીમાંથી એક બનાવશે. એક જ નેનોટ્યુબ પર આધારિત ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના પ્રોટોટાઇપ પહેલેથી જ બનાવવામાં આવ્યા છે: ઘણા વોલ્ટના બ્લોકિંગ વોલ્ટેજને લાગુ કરીને, વૈજ્ઞાનિકોએ એક-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબની વાહકતાને 5 ઓર્ડરની તીવ્રતા દ્વારા બદલવાનું શીખ્યા છે!

કોમ્પ્યુટર ઉદ્યોગમાં નેનોટ્યુબની ઘણી એપ્લિકેશનો પહેલાથી જ વિકસાવવામાં આવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, નેનોટ્યુબના મેટ્રિક્સ પર કાર્યરત પાતળા ફ્લેટ ડિસ્પ્લેના પ્રોટોટાઇપ્સ બનાવવામાં આવ્યા છે અને તેનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. નેનોટ્યુબના એક છેડા પર લાગુ વોલ્ટેજના પ્રભાવ હેઠળ, બીજા છેડેથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થવાનું શરૂ થાય છે, જે ફોસ્ફોરેસન્ટ સ્ક્રીન પર પડે છે અને પિક્સેલને ચમકવા માટેનું કારણ બને છે. પરિણામી ઇમેજ ગ્રેઇન વિચિત્ર રીતે નાનું હશે: માઇક્રોનના ક્રમમાં!

કાર્બન નેનોટ્યુબ (ટ્યુબ્યુલિન) એ એક થી અનેક દસ નેનોમીટર સુધીના વ્યાસ સાથે અને કેટલાક સેન્ટિમીટર સુધીની લંબાઇ સાથે વિસ્તૃત નળાકાર માળખાં છે, જેમાં એક અથવા અનેક ષટ્કોણ ગ્રેફાઇટ પ્લેનનો સમાવેશ થાય છે જે ટ્યુબમાં ફેરવાય છે અને સામાન્ય રીતે ગોળાર્ધના માથામાં સમાપ્ત થાય છે, જેને અડધા ગણી શકાય. ફુલેરીન પરમાણુ

નેનોટ્યુબ માળખું:

નેનોટ્યુબ (n,m) મેળવવા માટે, ગ્રેફાઇટ પ્લેનને ડોટેડ રેખાઓની દિશાઓ સાથે કાપીને વેક્ટરની દિશા સાથે વળેલું હોવું જોઈએ. આર .

એક આદર્શ નેનોટ્યુબ એ સિલિન્ડરમાં વળેલું ગ્રેફાઇટ પ્લેન છે, એટલે કે શિરોબિંદુઓ પર કાર્બન અણુઓ સાથે નિયમિત ષટ્કોણથી રેખાવાળી સપાટી. આવા ઓપરેશનનું પરિણામ નેનોટ્યુબની અક્ષની તુલનામાં ગ્રેફાઇટ પ્લેનના ઓરિએન્ટેશનના કોણ પર આધારિત છે. ઓરિએન્ટેશન એંગલ, બદલામાં, નેનોટ્યુબની ચિરાલિટી નક્કી કરે છે, જે ખાસ કરીને, તેની વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરે છે.

નેનોટ્યુબ્સની ચિરાલિટી એ ષટ્કોણના કોઓર્ડિનેટ્સ સૂચવતા પ્રતીકોના સમૂહ (m, n) દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, જે, પ્લેનને ફોલ્ડ કરવાના પરિણામે, મૂળ પર સ્થિત ષટ્કોણ સાથે સુસંગત હોવું જોઈએ.

ચિરાલિટી દર્શાવવાની બીજી રીત એ છે કે નેનોટ્યુબના ફોલ્ડિંગની દિશા અને પડોશી ષટ્કોણની દિશા વચ્ચેનો કોણ α દર્શાવવો. સામાન્ય બાજુ. જો કે, આ કિસ્સામાં માટે સંપૂર્ણ વર્ણનનેનોટ્યુબની ભૂમિતિએ તેનો વ્યાસ દર્શાવવો આવશ્યક છે. સિંગલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ (m, n) ના ચિરાલિટી સૂચકાંકો વિશિષ્ટ રીતે તેનો વ્યાસ D નક્કી કરે છે. દર્શાવેલ સંબંધ નીચેના સ્વરૂપ ધરાવે છે:

જ્યાં ડી 0 = 0.142 nm - ગ્રેફાઇટ પ્લેનમાં પડોશી કાર્બન અણુઓ વચ્ચેનું અંતર. ચિરાલિટી સૂચકાંકો (m, n) અને કોણ α વચ્ચેનો સંબંધ સંબંધ દ્વારા આપવામાં આવે છે:

નેનોટ્યુબના ફોલ્ડિંગની વિવિધ સંભવિત દિશાઓમાં, જે માટે ષટ્કોણ (m, n) ને કોઓર્ડિનેટ્સની ઉત્પત્તિ સાથે સંરેખિત કરવા માટે તેની રચનાને વિકૃત કરવાની જરૂર નથી તે અલગ પાડવામાં આવે છે. આ દિશાઓ, ખાસ કરીને, કોણ α = 0 (આર્મચેર ગોઠવણી) અને α = 30° (ઝિગઝેગ રૂપરેખાંકન) ને અનુરૂપ છે. સૂચવેલ રૂપરેખાંકનો અનુક્રમે chiralities (m, 0) અને (2n, n) ને અનુરૂપ છે.

સિંગલ-દિવાલવાળા નેનોટ્યુબ્સ:

પ્રાયોગિક રીતે અવલોકન કરાયેલ સિંગલ-દિવાલવાળા નેનોટ્યુબનું માળખું ઉપર રજૂ કરેલા આદર્શ ચિત્રથી ઘણી બાબતોમાં અલગ છે. સૌ પ્રથમ, આ નેનોટ્યુબના શિરોબિંદુઓની ચિંતા કરે છે, જેનો આકાર, અવલોકનો પરથી નીચે મુજબ છે, આદર્શ ગોળાર્ધથી દૂર છે.

એક-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ્સમાં એક વિશિષ્ટ સ્થાન કહેવાતા આર્મચેર નેનોટ્યુબ્સ અથવા ચિરાલિટી (10, 10) સાથે નેનોટ્યુબ દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે. આ પ્રકારના નેનોટ્યુબમાં, બે C-C બોન્ડ કે જે દરેક છ-મેમ્બર્ડ રિંગ બનાવે છે તે ટ્યુબની રેખાંશ ધરીની સમાંતર લક્ષી હોય છે. સમાન માળખું ધરાવતા નેનોટ્યુબમાં સંપૂર્ણ મેટાલિક માળખું હોવું જોઈએ.

બહુ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ્સ:

મલ્ટી-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ એકલ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ્સથી વિવિધ આકાર અને રૂપરેખાંકનોમાં અલગ પડે છે. રચનાઓની વિવિધતા રેખાંશ અને ત્રાંસી બંને દિશામાં પ્રગટ થાય છે.

"રશિયન ઢીંગલીઓ" પ્રકારનું માળખું (ફિગ. a) એ નળાકાર નળીઓનો સંગ્રહ છે જે એકબીજામાં એકસાથે બાંધવામાં આવે છે. આ માળખુંનો બીજો પ્રકાર (ફિગ. b) એકબીજાની અંદર સ્થિત કોક્સિયલ પ્રિઝમનો સંગ્રહ છે. છેલ્લે, ઉપરોક્ત રચનાઓમાંથી છેલ્લું (ફિગ. c) સ્ક્રોલ જેવું લાગે છે. ફિગમાં તમામ રચનાઓ માટે. નજીકના ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચેના અંતરનું લાક્ષણિક મૂલ્ય 0.34 એનએમના મૂલ્યની નજીક છે, જે સ્ફટિકીય ગ્રેફાઇટના અડીને આવેલા પ્લેન વચ્ચેના અંતરમાં સહજ છે.

ચોક્કસ પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિમાં બહુ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબની ચોક્કસ રચનાનું અમલીકરણ સંશ્લેષણની સ્થિતિ પર આધારિત છે. ઉપલબ્ધ પ્રાયોગિક ડેટાનું વિશ્લેષણ સૂચવે છે કે સૌથી વધુ લાક્ષણિક માળખુંબહુ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબ એ "રશિયન નેસ્ટિંગ ડોલ" અને "પેપિયર-માચે" પ્રકારના વિભાગો સાથેનું માળખું છે જે વૈકલ્પિક રીતે લંબાઈ સાથે સ્થિત છે. આ કિસ્સામાં, નાની "ટ્યુબ" ક્રમશઃ મોટી નળીઓમાં બાંધવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આ મોડેલને "ઇન્ટરટ્યુબ્યુલર" જગ્યામાં પોટેશિયમ અથવા ફેરિક ક્લોરાઇડના ઇન્ટરકેલેશન અને "મણકા"-પ્રકારની રચનાઓની રચના પરના તથ્યો દ્વારા સમર્થન મળે છે.

શોધ ઇતિહાસ:

જેમ જાણીતું છે તેમ, ફુલેરીન (C 60) ની શોધ સ્મેલી, ક્રોટો અને કર્લના જૂથ દ્વારા 1985 માં કરવામાં આવી હતી, જેના માટે 1996 માં આ સંશોધકોને પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો. નોબેલ પુરસ્કારરસાયણશાસ્ત્રમાં. કાર્બન નેનોટ્યુબ માટે, તેને કહી શકાય નહીં ચોક્કસ તારીખતેમની શોધો. જો કે 1991માં બહુ-દિવાલોવાળા નેનોટ્યુબની રચનાનું આઇજીમાનું અવલોકન જાણીતું છે, કાર્બન નેનોટ્યુબની શોધ માટે અગાઉના પુરાવા છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, 1974-1975 માં. એન્ડો એટ અલ. એ 100 Å કરતા ઓછા વ્યાસવાળા પાતળી નળીઓનું વર્ણન કરતા પેપર પ્રકાશિત કર્યા છે, પરંતુ વધુ વિગતવાર માળખાકીય અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો નથી. 1977 માં, યુએસએસઆર એકેડેમી ઑફ સાયન્સિસની સાઇબેરીયન શાખાના ઉત્પ્રેરક સંસ્થાના વૈજ્ઞાનિકોના જૂથે, માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ આયર્ન-ક્રોમિયમ ડિહાઇડ્રોજનેશન ઉત્પ્રેરકના કાર્બનાઇઝેશનનો અભ્યાસ કરતી વખતે, "હોલો કાર્બન ડેંડ્રાઇટ્સ" ની રચના નોંધી હતી; રચનાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી અને દિવાલોની રચનાનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું હતું. 1992 માં, નેચરમાં એક લેખ પ્રકાશિત થયો હતો, જેમાં કહેવામાં આવ્યું હતું કે 1953 માં નેનોટ્યુબનું અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું. એક વર્ષ અગાઉ, 1952 માં, સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકો રાદુશ્કેવિચ અને લુક્યાનોવિચના એક લેખમાં આશરે 100 એનએમના વ્યાસવાળા તંતુઓનું ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપિક અવલોકન નોંધવામાં આવ્યું હતું. આયર્ન ઉત્પ્રેરક પર ઓક્સાઇડ કાર્બનનું થર્મલ વિઘટન. આ અભ્યાસો પણ ચાલુ રાખવામાં આવ્યા ન હતા.