Энэхүү шинэ бүтээл нь устөрөгчийн хадгалалтын системд зориулсан материалын үйлдвэрлэлийн салбар, түүнчлэн нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэх салбартай холбоотой бөгөөд янз бүрийн устөрөгчийн хадгалах системд зөөвөрлөгч материал болгон ашигладаг нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. Шинэ бүтээлийн мөн чанар: нүүрстөрөгчийн нано хоолойг боловсруулах арга нь цайрын сульфидын ууранд 1500-1600 ° C температурт 20-30 минутын турш халаах явдал юм. Шинэ бүтээлийн техникийн үр дүн нь нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг шингээх чадварыг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ эмчилгээний процессын температур, үргэлжлэх хугацааг багасгах явдал юм. 1 ширээ
Энэхүү шинэ бүтээл нь устөрөгчийн хадгалалтын системд зориулсан материалын үйлдвэрлэлийн салбар, түүнчлэн нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэх салбартай холбоотой бөгөөд янз бүрийн устөрөгчийн хадгалах системд зөөвөрлөгч материал болгон ашигладаг нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.
Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг аргоны урсгалд 1700-2200°С хүртэл халааж 120 минут халаах арга байдаг - прототип. Уг арга нь нүүрстөрөгчийн нано хоолойны устөрөгчтэй харьцуулахад шингээх чадварыг боловсруулах температураас хамааран 1.26-3.09 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой болгодог. Энэ аргын гол сул тал нь материалын сорбцийн чадварыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхийн тулд боловсруулалтын өндөр температурыг ашиглах хэрэгцээ юм. 1700°С-ийн температурт боловсруулалт хийснээр шингээх чадвар ердөө 1.26 дахин нэмэгддэг бол сорбцийн хүчин чадлыг 3.09 дахин нэмэгдүүлэхийн тулд 2200°С хүртэл халаах шаардлагатай. Сул тал нь боловсруулалтын урт хугацаа (120 минут) орно.
Энэхүү шинэ бүтээлийн зорилго нь нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг шингээх чадварыг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ эмчилгээний процессын температур, үргэлжлэх хугацааг багасгах явдал юм.
Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг боловсруулах санал болгож буй аргад энэ асуудлыг шийдэж, 1500-1600 ° C температурт 20-30 минутын турш цайрын сульфидын ууранд хаалттай хэмжээгээр хийдэг.
Цайрын сульфидын уураар боловсруулснаар нүүрстөрөгчийн нано хоолойн устөрөгчтэй харьцуулахад шингээх чадварыг 3.4 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой бол процессын температур 1500-1600 ° C хүртэл буурч, эмчилгээний үргэлжлэх хугацаа 20-30 хүртэл буурдаг. минут.
Цайрын сульфид нь хайлах цэг нь 1765 ° C бөгөөд хайлах цэг дэх өөрийн уурын даралт 4.5 атм-аас дээш байдаг. Цайрын сульфидыг хатуу үе шатанд халаахад энэ нь сублимат болдог; ойролцоогоор 1550 ° C температурт өөрийн уурын даралт 1 атм байна. Материалыг 1600 хэмээс дээш халаахад цайрын сульфидын уур эрчимтэй задарч атомын цайр ба молекул хүхэр үүсгэдэг.
Цайрын сульфидын уурын нөлөөн дор нүүрстөрөгчийн нано гуурсан хоолойн шингээх чадвар нэмэгдэж байгаа нь эдгээр материалын химийн харилцан үйлчлэлийн улмаас нано хоолойн идэвхтэй гадаргуугийн талбай нэмэгдсэнтэй холбоотой юм.
1500°С-аас доош температурт ZnS-ийн уурын даралт 1 атм-аас бага үед цайрын сульфид хангалттай эрчимтэй ууршдаггүй, сорбцийн хүчин чадал мэдэгдэхүйц нэмэгдсэнтэй холбоотой эмчилгээний процессын температурын хүрээг сонгох явдал юм. нано хоолойд хүрч чадаагүй байна. 1600 хэмээс дээш температурт цайрын сульфидын уур эрчимтэй задарч, нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь диссоциацийн бүтээгдэхүүний нэг болох хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болох хийн хүхрийн нөлөөн дор хурдан устдаг.
Процесс 20 минутаас бага хугацаанд үргэлжилдэг бол нүүрстөрөгчийн нано хоолойн сорбцийн хүчин чадал хамгийн дээд хэмжээнд хүрдэггүй. Эмчилгээний үргэлжлэх хугацаа 30 минутаас хэтрэх үед сорбцийн хүчин чадал эхлээд нэмэгдэхээ больж, дараа нь буурч эхэлдэг бөгөөд үүнийг нано гуурсыг устгаж эхэлсэнтэй холбон тайлбарлаж болно.
Процессын төгсгөлд илүүдэл ууршсан цайрын сульфид нь эмчилгээний төхөөрөмжийн хүйтэн хананд конденсац болж, дахин ашиглах зорилгоор цуглуулж болно.
Боловсруулалтын горимуудыг хүснэгтэд үзүүлэв, харьцуулахын тулд прототип аргыг ашиглан боловсруулалтын үр дүнг авсан болно.
| Хүснэгт | ||||||
| Үгүй | Боловсруулах температур, ° C | Боловсруулах хугацаа, мин | Цэвэрлэгдээгүй нано хоолойн сорбцийн хүчин чадал, жин.% | Боловсруулсан нано хоолойн сорбцийн хүчин чадал, жин.% | Сорбцийн хүчин чадлыг нэмэгдүүлэх | Арга зам |
| 1. | 1700 | 120 | 1,29 | 1,62 | 1.26 удаа | прототип |
| 2. | 1900 | 120 | 1,29 | 2,21 | 1.71 дахин | прототип |
| 3. | 2000 | 120 | 1,29 | 2,34 | 1.81 дахин | прототип |
| 4. | 2200 | 120 | 1,29 | 3,98 | 3.09 удаа | прототип |
| 5. | 1480 | 25 | 1,2 | 3,2 | 2.7 дахин | санал болгосон |
| 6. | 1500 | 25 | 1,2 | 4,1 | 3.4 дахин | санал болгосон |
| 7. | 1550 | 25 | 1,2 | 4,1 | 3.4 дахин | санал болгосон |
| 8. | 1600 | 25 | 1,2 | 4,1 | 3.4 дахин | санал болгосон |
| 9. | 1620 | 25 | 1,2 | 3,4 | 2.8 дахин | санал болгосон |
| 10. | 1650 | 25 | 1,2 | Нано гуурсыг устгах | санал болгосон | |
| 11. | 1550 | 15 | 1,2 | 3,6 | 3 удаа | санал болгосон |
| 12. | 1550 | 20 | 1,2 | 4,1 | 3.4 дахин | санал болгосон |
| 13. | 1550 | 30 | 1,2 | 4,1 | 3.4 дахин | санал болгосон |
| 14. | 1550 | 35 | 1,2 | 4,0 | 3.3 дахин | санал болгосон |
| 15. | 1550 | 40 | 1,2 | 3,7 | 3.1 дахин | санал болгосон |
| Анхаарна уу: устөрөгчөөр ханах нөхцөл нь бүх тохиолдолд ижил байна - даралт 100 атм, температур 25 ° C, ханалтын үргэлжлэх хугацаа - 24 цаг. |
Хүснэгтээс харахад зөвхөн санал болгож буй нөхцөлд (6-8, 12-13-р мөр) нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг шингээх чадвар хамгийн их хэмжээгээр нэмэгддэг. Энэ тохиолдолд прототип аргатай харьцуулахад температур, эмчилгээний үргэлжлэх хугацаа багасдаг.
1 г жинтэй нүүрстөрөгчийн нано гуурсан хоолойн дээжийг саванд хийж, нано хоолойнуудыг 0.5 г жинтэй цайрын сульфидын эх үүсвэрээс дээш 30 мм-ийн зайд байрлуулна. Савыг 10 -3 мм м.у.б хүртэл нүүлгэн шилжүүлнэ. болон битүүмжилсэн. Дараа нь савыг 1550 ° C хүртэл халаасан градиентгүй зууханд хийж, 25 минутын турш барина. Дараа нь савыг зайлуулж, хөргөж, нээнэ. Савны хананд өтгөрүүлсэн ууршсан цайрын сульфидыг дахин ашиглах зорилгоор цуглуулдаг. Боловсруулсан нано хоолой нь 100 атм даралт, 25°С-ийн температурт 24 цагийн турш устөрөгчөөр ханасан байна. Нүүрстөрөгчийн нано хоолойн сорбцийн хүчин чадал анхны дээжтэй харьцуулахад 3.4 дахин нэмэгддэг.
Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг боловсруулах арга, түүний дотор халаах, боловсруулалтыг цайрын сульфидын ууранд 1500-1600 ° C температурт 20-30 минутын турш хийдэг.
Канагавагийн их сургуулийн эрдэмтэд (мэдээж энэ бол Япон) хөөрч буй биетийг холбоо барихгүйгээр төдийгүй соронзон орны шинж чанарыг өөрчлөхгүйгээр удирдаж чадсан. Энэ бүхэн нь соронзны тусгай тохируулга (тэдгээрийг шалганы самбарт байрлуулсан) болон хөвөгч дискэн дээрх лазерын нөлөөний ачаар боломжтой болсон. Лазер нь дискний ирмэг халж, температурын зөрүү гарч, цацрагийн дараа диск хөдөлдөг байдлаар ажилладаг. Энэ бүхэн дараах байдалтай байна.
Илүү сонирхолтой баримтуудыг polezno.kg вэбсайтаас олж болно
Антарктидын туйлын станц дахь өвөрмөц зул сарын баяр
Бидний хүн нэг бүр зул сарын баярыг өөр өөрөөр тэмдэглэдэг. Зарим хүмүүс энэ өдрийг баяр гэж огт хүлээн зөвшөөрдөггүй, зарим нь найз нөхөдтэйгээ тэмдэглэдэг, зарим нь дулаан цаг руу явсан. Харин Антарктидын станцын эрдэмтэд 1.8 тонн жинтэй тусгай дуран хөөргөхөөр шийджээ. Энэ бол од үүсэх, гариг үүсэх үйл явцыг судлах хэд хэдэн чухал үүргийг гүйцэтгэдэг стратосферийн дуран юм. Уг төхөөрөмж нь 30 орчим километрийн өндөрт хөөрч, сансар огторгуйг судлах юм. Одон орон судлаачдын үзэж байгаагаар ийм дуран нь тойрог замын дурангаас хямд бөгөөд тэдгээрийн ашиглалтын зардал нь тойрог замын дурангаар ажиллах зардлаас хамаагүй бага байдаг.
Нүүрстөрөгчийн хоолой нь эрүүл мэндэд аюултай
Эдинбургийн их сургуулийн эрдэмтэд нүүрстөрөгчийн нано гуурс нь асбестоос дутахгүй (магадгүй илүү) хор хөнөөлтэйг олж тогтоожээ. Гол зүйл бол хоолой нь өөрөө маш нимгэн (хүний дархлааны систем нь ийм хэмжээст зориулагдаагүй), гэхдээ урт юм. Ийнхүү нано гуурс уушгинд ороход уушгинд халдварладаг бөгөөд дархлааны систем нь ийм “хөрш”-тэй огт тэмцдэггүй. Нүүрстөрөгчийн нано гуурсан материалтай удаан хугацаанд харилцан үйлчлэлцсэн тохиолдолд хүний биед нано хоолой хуримтлагдах эсэх нь одоогоор бүрэн тодорхойгүй байна. Гэвч богино хугацаанд ч гэсэн энэ бүхэн хүний эрүүл мэндэд хор хөнөөл учруулж болзошгүй юм.
Сонирхсон хүн байвал англи хэл дээр дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах боломжтой
Эрчим хүч бол хүний амьдралд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг чухал салбар юм. Улс орны эрчим хүчний байдал энэ салбарын олон эрдэмтдийн хөдөлмөрөөс шалтгаална. Өнөөдөр тэд эдгээр зорилгыг эрэлхийлж, нарны гэрэл, уснаас эхлээд агаарын энерги хүртэл бүх зүйлийг ашиглахад бэлэн байна. Байгаль орчноос эрчим хүч гаргаж авах боломжтой тоног төхөөрөмжийг өндөр үнэлдэг.
Ерөнхий мэдээлэл
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь цилиндр хэлбэртэй урт, өнхрөх графит онгоц юм. Дүрмээр бол тэдний зузаан нь хэдэн арван нанометр, урт нь хэдэн сантиметр хүрдэг. Нано хоолойн төгсгөлд фуллерений нэг хэсэг болох бөмбөрцөг хэлбэртэй толгой үүсдэг.
Металл ба хагас дамжуулагч гэсэн хоёр төрлийн нүүрстөрөгчийн нано хоолой байдаг. Тэдний гол ялгаа нь одоогийн дамжуулалт юм. Эхний төрөл нь гүйдлийг 0ºС-тэй тэнцүү температурт, хоёр дахь нь зөвхөн өндөр температурт дамжуулж чаддаг.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой: шинж чанар
Хэрэглээний хими эсвэл нанотехнологи зэрэг орчин үеийн ихэнх салбарууд нүүрстөрөгчийн хүрээний бүтэцтэй нано хоолойтой холбоотой байдаг. Энэ юу вэ? Энэ бүтэц нь бие биетэйгээ зөвхөн нүүрстөрөгчийн атомаар холбогдсон том молекулуудыг хэлдэг. Шинж чанар нь битүү бүрхүүл дээр суурилдаг нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь маш их үнэлэгддэг. Үүнээс гадна эдгээр формацууд нь цилиндр хэлбэртэй байдаг. Ийм хоолойг графит хуудсыг өнхрүүлэн авах эсвэл тодорхой катализатороос ургуулж авах боломжтой. Доор үзүүлсэн нүүрстөрөгчийн нано хоолойнууд нь ер бусын бүтэцтэй байдаг.
Тэдгээр нь янз бүрийн хэлбэр, хэмжээтэй байдаг: нэг давхарга ба олон давхаргат, шулуун ба муруй. Нано хоолой нь нэлээд хэврэг мэт харагддаг ч бат бөх материал юм. Олон тооны судалгааны үр дүнд тэдгээр нь сунах, нугалах зэрэг шинж чанартай болохыг тогтоожээ. Ноцтой механик ачааллын нөлөөн дор элементүүд нь урагдахгүй, хугардаггүй, өөрөөр хэлбэл өөр өөр хүчдэлд дасан зохицож чаддаг.
Хордлого
Олон тооны судалгааны үр дүнд нүүрстөрөгчийн нано гуурс нь асбестын утастай адил асуудал үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл янз бүрийн хорт хавдар, уушигны хорт хавдар үүсдэг болохыг тогтоожээ. Асбестын сөрөг нөлөөллийн зэрэг нь түүний утаснуудын төрөл, зузаанаас хамаарна. Нүүрстөрөгчийн нано гуурс нь жин, хэмжээтэй жижиг тул агаартай хамт хүний биед амархан ордог. Дараа нь тэд гялтан хальс руу орж, цээжинд орж, цаг хугацаа өнгөрөхөд янз бүрийн хүндрэлүүд үүсдэг. Эрдэмтэд туршилт хийж, хулганын хоолонд нано гуурсан хэсгүүдийг нэмсэн байна. Жижиг диаметртэй бүтээгдэхүүн нь биед бараг үлддэггүй, харин том хэмжээтэй нь ходоодны хананд ухаж, янз бүрийн өвчин үүсгэдэг.
Хүлээн авах аргууд
Өнөөдөр нүүрстөрөгчийн нано гуурс үйлдвэрлэх дараах аргууд байдаг: нуман цэнэг, аблаци, уурын хуримтлал.
Цахилгаан нумын цэнэг . Гели ашиглан шатдаг сийвэн дэх цахилгаан цэнэгийг олж авах (нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудыг энэ нийтлэлд тайлбарласан болно). Энэ процессыг фуллерен үйлдвэрлэх тусгай техникийн төхөөрөмж ашиглан хийж болно. Гэхдээ энэ арга нь бусад нуман шатаах горимуудыг ашигладаг. Жишээлбэл, энэ нь багасч, асар их зузаантай катодыг бас ашигладаг. Гелийн уур амьсгалыг бий болгохын тулд энэ химийн элементийн даралтыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Нүүрстөрөгчийн нано хоолойг шүрших замаар үйлдвэрлэдэг. Тэдний тоо нэмэгдэхийн тулд графит саваа руу катализатор оруулах шаардлагатай. Ихэнхдээ энэ нь янз бүрийн металлын бүлгүүдийн холимог юм. Дараа нь даралт, шүрших арга өөрчлөгдөнө. Ийнхүү нүүрстөрөгчийн нано хоолой үүсдэг катодын ордыг олж авдаг. Бэлэн бүтээгдэхүүн нь катод руу перпендикуляр ургаж, багц болгон цуглуулдаг. Тэд 40 микрон урттай.
Абляци. Энэ аргыг Ричард Смолли зохион бүтээсэн. Үүний мөн чанар нь өндөр температурт ажилладаг реакторт янз бүрийн бал чулууны гадаргууг ууршуулах явдал юм. Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь реакторын ёроолд байрлах бал чулууг ууршуулах замаар үүсдэг.
Тэдгээрийг хөргөж, хөргөх гадаргууг ашиглан цуглуулдаг. Хэрэв эхний тохиолдолд элементүүдийн тоо 60% -тай тэнцүү байсан бол энэ аргын тусламжтайгаар энэ үзүүлэлт 10% -иар өссөн байна. Лазер арилгах аргын өртөг нь бусад бүх аргуудаас илүү үнэтэй байдаг. Дүрмээр бол нэг ханатай нано гуурсыг урвалын температурыг өөрчлөх замаар олж авдаг.
Уурын хуримтлал. Нүүрстөрөгчийн уурыг хуримтлуулах аргыг 50-иад оны сүүлээр зохион бүтээсэн. Гэхдээ үүнийг нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно гэж хэн ч төсөөлөөгүй. Тиймээс эхлээд гадаргууг катализатороор бэлтгэх хэрэгтэй. Энэ нь янз бүрийн металлын жижиг хэсгүүд, жишээлбэл, кобальт, никель болон бусад олон тоосонцор байж болно. Нано хоолой нь катализаторын давхаргаас гарч эхэлдэг. Тэдний зузаан нь катализаторын металлын хэмжээнээс шууд хамаардаг. Гадаргууг өндөр температурт халааж, дараа нь нүүрстөрөгч агуулсан хий нийлүүлдэг. Тэдгээрийн дотор метан, ацетилен, этанол гэх мэт аммиак нь нэмэлт техникийн хий болдог. Нано хоолой үйлдвэрлэх энэ арга нь хамгийн түгээмэл арга юм. Уг процесс нь өөрөө янз бүрийн аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүдэд явагддаг тул олон тооны хоолой үйлдвэрлэхэд санхүүгийн эх үүсвэр бага зарцуулагддаг. Энэ аргын өөр нэг давуу тал нь катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг аливаа металлын хэсгүүдээс босоо элементүүдийг гаргаж авах боломжтой юм. Нүүрстөрөгчийн нийлэгжилтийн үр дүнд тэдний гадаад төрхийг микроскопоор ажигласан Суоми Иижимагийн судалгааны ачаар (нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудыг бүх талаас нь дүрсэлсэн) үйлдвэрлэл боломжтой болсон.
Үндсэн төрлүүд
Нүүрстөрөгчийн элементүүдийг давхаргын тоогоор ангилдаг. Хамгийн энгийн төрөл нь нэг ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолой юм. Тэд тус бүр нь ойролцоогоор 1 нм зузаантай бөгөөд урт нь илүү их байж болно. Хэрэв бид бүтцийг авч үзвэл бүтээгдэхүүн нь зургаан өнцөгт тор ашиглан бал чулууг боож байгаа мэт харагдаж байна. Түүний оройд нүүрстөрөгчийн атомууд байрладаг. Тиймээс хоолой нь цилиндр хэлбэртэй бөгөөд ямар ч оёдолгүй байдаг. Төхөөрөмжийн дээд хэсэг нь фуллерений молекулуудаас бүрдсэн таглаатай хаалттай байна.
Дараагийн төрөл нь олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолой юм. Эдгээр нь цилиндр хэлбэртэй нугалж буй бал чулууны хэд хэдэн давхаргаас бүрддэг. Тэдгээрийн хооронд 0.34 нм зайтай байна. Энэ төрлийн бүтцийг хоёр янзаар тайлбарладаг. Эхнийх нь дагуу олон давхаргат хоолой нь бие биендээ үүрлэсэн хүүхэлдэй шиг харагддаг хэд хэдэн нэг давхаргатай хоолой юм. Хоёрдугаарт, олон ханатай нано гуурс нь атираат сонин шиг хэд хэдэн удаа ороосон бал чулуу юм.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой: хэрэглээ
Элементүүд нь наноматериалын ангийн цоо шинэ төлөөлөгч юм.
Өмнө дурьдсанчлан тэдгээр нь графит эсвэл алмаазаас шинж чанараараа ялгаатай хүрээний бүтэцтэй байдаг. Тийм ч учраас тэдгээрийг бусад материалаас хамаагүй илүү ашигладаг.
Хүч чадал, гулзайлгах, дамжуулах чадвар зэрэг шинж чанаруудаас шалтгаалан тэдгээрийг олон салбарт ашигладаг.
- полимерт нэмэлт болгон;
- гэрэлтүүлгийн төхөөрөмжүүдийн катализатор, түүнчлэн харилцаа холбооны сүлжээн дэх хавтгай дэлгэц, хоолой;
- цахилгаан соронзон долгионыг шингээгч болгон;
- эрчим хүч хувиргах;
- янз бүрийн төрлийн батерейнд анод үйлдвэрлэх;
- устөрөгчийн хуримтлал;
- мэдрэгч ба конденсатор үйлдвэрлэл;
- нийлмэл материал үйлдвэрлэх, тэдгээрийн бүтэц, шинж чанарыг бэхжүүлэх.
Шинжлэх ухааны судалгаанд олон жилийн турш хэрэглээ нь хязгаарлагдахгүй нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудыг ашиглаж ирсэн. Энэ материал нь томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлд асуудал тулгардаг тул зах зээлд сул байр суурь эзэлдэг. Өөр нэг чухал зүйл бол нүүрстөрөгчийн нано хоолойн өндөр өртөг бөгөөд нэг грамм ийм бодис нь ойролцоогоор 120 доллар юм.
Эдгээрийг олон төрлийн нийлмэл материал үйлдвэрлэх үндсэн элемент болгон ашигладаг бөгөөд эдгээр нь спортын олон төрлийн бараа үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Өөр нэг салбар бол автомашины үйлдвэрлэл юм. Энэ хэсэгт нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг ажиллуулах нь полимерүүдэд дамжуулагч шинж чанарыг өгөхөд хүргэдэг.
Нано хуруу шилний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь нэлээд өндөр тул тэдгээрийг янз бүрийн том төхөөрөмжид хөргөх төхөөрөмж болгон ашиглаж болно. Тэд мөн датчик хоолойд бэхлэгдсэн зөвлөмжийг хийхэд ашиглагддаг.
Хамгийн чухал хэрэглээний талбар бол компьютерийн технологи юм. Нано хуруу шилний ачаар ялангуяа хавтгай дэлгэц бий болсон. Тэдгээрийг ашигласнаар та компьютерын ерөнхий хэмжээсийг эрс багасгаж, техникийн гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Бэлэн болсон тоног төхөөрөмж нь одоогийн технологиос хэд дахин илүү байх болно. Эдгээр судалгаан дээр үндэслэн өндөр хүчдэлийн зургийн хоолой үүсгэж болно.
Цаг хугацаа өнгөрөхөд хоолойнуудыг зөвхөн электроникийн салбарт төдийгүй анагаах ухаан, эрчим хүчний салбарт ашиглах болно.
Үйлдвэрлэл
Үйлдвэрлэл нь хоёр төрөлд хуваагддаг нүүрстөрөгчийн хоолой нь жигд бус тархсан байдаг.
Өөрөөр хэлбэл, MWNT нь SWNT-ээс хамаагүй их үйлдвэрлэгддэг. Хоёр дахь төрөл нь яаралтай шаардлагатай тохиолдолд хийгддэг. Төрөл бүрийн компаниуд нүүрстөрөгчийн нано хоолой байнга үйлдвэрлэдэг. Гэхдээ өртөг нь хэтэрхий өндөр тул тэдгээр нь бараг эрэлтгүй байдаг.
Үйлдвэрлэлийн удирдагчид
Өнөөдөр нүүрстөрөгчийн нано хоолойн үйлдвэрлэлд тэргүүлэх байр суурийг Азийн орнууд эзэлж байгаа нь Европ, Америкийн бусад орнуудаас 3 дахин их байна. Тодруулбал, Япон улс төгрөгийн үйлдвэрлэл эрхэлдэг. Харин Солонгос, Хятад зэрэг бусад орнууд энэ үзүүлэлтээрээ огтхон ч дутахгүй.
Орос улсад үйлдвэрлэл
Нүүрстөрөгчийн нано гуурс үйлдвэрлэх дотоодын үйлдвэрлэл бусад орноос нэлээд хоцорч байна. Уг нь энэ чиглэлээр хийгдэж буй судалгааны чанараас бүх зүйл шалтгаална. Тус улсад шинжлэх ухаан, технологийн төвүүдийг бий болгоход хангалттай санхүүгийн эх үүсвэр хуваарилагдсангүй. Олон хүмүүс нанотехнологийн хөгжлийг хүлээн зөвшөөрдөггүй, учир нь үүнийг үйлдвэрлэлд хэрхэн ашиглах талаар мэдэхгүй байна. Тиймээс эдийн засгийг шинэ замд шилжүүлэхэд нэлээд хүндрэлтэй байна.
Тиймээс ОХУ-ын Ерөнхийлөгч зарлиг гаргаж, нанотехнологийн төрөл бүрийн салбарууд, тэр дундаа нүүрстөрөгчийн элементүүдийг хөгжүүлэх замыг заажээ. Эдгээр зорилгын үүднээс тусгай хөгжил, технологийн хөтөлбөрийг бий болгосон.
Захиалгын бүх цэгүүдийг биелүүлэхийн тулд Rusnanotech компанийг байгуулсан. Ашиглалтад нь улсын төсвөөс багагүй хөрөнгө гаргасан. Тэр бол нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг боловсруулах, үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэлийн үйл явцыг хянах ёстой. Хуваарилагдсан мөнгийг төрөл бүрийн судалгааны хүрээлэн, лаборатори байгуулахад зарцуулж, дотоодын эрдэмтдийн одоо байгаа ажлыг бэхжүүлэх болно. Мөн эдгээр хөрөнгийг нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэх өндөр чанартай тоног төхөөрөмж худалдан авахад зарцуулна. Энэ материал нь олон өвчин үүсгэдэг тул хүний эрүүл мэндийг хамгаалах төхөөрөмжүүдэд анхаарал тавих нь зүйтэй.
Өмнө дурьдсанчлан бүх асуудал нь хөрөнгө босгох явдал юм. Ихэнх хөрөнгө оруулагчид шинжлэх ухааны хөгжилд, ялангуяа удаан хугацаанд хөрөнгө оруулахыг хүсдэггүй. Бүх бизнесменүүд ашиг олохыг хүсдэг ч нано хөгжилд олон жил шаардагддаг. Энэ бол жижиг, дунд бизнес эрхлэгчдийн төлөөлөгчдийг няцаах явдал юм. Түүнчлэн төрийн хөрөнгө оруулалтгүйгээр наноматериалын үйлдвэрлэлийг бүрэн эхлүүлэх боломжгүй.
Өөр нэг асуудал бол бизнесийн янз бүрийн түвшний хоорондын завсрын холбоо байхгүй тул хууль эрх зүйн орчин байхгүй байна. Тиймээс Орос улсад үйлдвэрлэл нь эрэлт хэрэгцээгүй байгаа нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь зөвхөн санхүүгийн төдийгүй оюун санааны хөрөнгө оруулалт шаарддаг. Одоогийн байдлаар ОХУ нанотехнологийн хөгжлөөр тэргүүлж буй Азийн орнуудаас хол байна.
Өнөөдөр энэ салбарын хөгжил нь Москва, Тамбов, Санкт-Петербург, Новосибирск, Казань зэрэг янз бүрийн их дээд сургуулиудын химийн факультетэд явагдаж байна. Нүүрстөрөгчийн нано хоолойн тэргүүлэгч үйлдвэрлэгчид бол Гранат компани, Тамбовын Комсомолец үйлдвэр юм.
Эерэг ба сөрөг талууд
Давуу талуудын дунд нүүрстөрөгчийн нано хоолойн онцгой шинж чанарууд байдаг. Эдгээр нь механик нөлөөлөлд өртөхгүй, удаан эдэлгээтэй материал юм. Үүнээс гадна гулзайлгах, сунгахад сайн ажилладаг. Энэ нь хаалттай хүрээний бүтцийн ачаар боломжтой болсон. Тэдний хэрэглээ нь зөвхөн нэг салбараар хязгаарлагдахгүй. Энэхүү хоолойнууд нь автомашины үйлдвэрлэл, электроник, анагаах ухаан, эрчим хүч зэрэгт хэрэглэгдэх болсон.
Маш том сул тал бол хүний эрүүл мэндэд үзүүлэх сөрөг нөлөө юм.
Хүний биед нэвтэрч буй нано хоолойн хэсгүүд нь хорт хавдар, хорт хавдар үүсэхэд хүргэдэг.
Хамгийн чухал зүйл бол энэ салбарын санхүүжилт юм. Ашиг олоход маш их цаг зарцуулдаг учраас олон хүн шинжлэх ухаанд хөрөнгө оруулахыг хүсдэггүй. Судалгааны лаборатори ажиллахгүйгээр нанотехнологийг хөгжүүлэх боломжгүй юм.
Дүгнэлт
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь шинэлэг технологид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ирэх жилүүдэд энэ салбарын өсөлтийг олон мэргэжилтнүүд таамаглаж байна. Үйлдвэрлэлийн хүчин чадал мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, энэ нь барааны өртөг буурахад хүргэнэ. Үнэ буурах тусам хоолой нь маш их эрэлт хэрэгцээтэй байх бөгөөд олон төхөөрөмж, тоног төхөөрөмжийн зайлшгүй шаардлагатай материал болно.
Тиймээс бид эдгээр бүтээгдэхүүнүүд юу болохыг олж мэдэв.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь олон төрлийн полимер хэрэглээнд тохиромжтой механик, цахилгаан, дулааны өвөрмөц шинж чанараараа алдартай. Янгийн модулийг 1000 ГПа, суналтын бат бэхийг 60 ГПа тус тусын бүтэц дээр хэмжсэн. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь ердийн инженерийн хуванцараас хэд хэдэн удаа өндөр байдаг. Өндөр цахилгаан ба дулаан дамжуулалтыг туршилтаар тогтоосон бөгөөд тэдгээрийн үнэ цэнэ нь металлынхаас давж эсвэл ойртож байна. Орчин үеийн полимер боловсруулах технологид нийцсэн шинж чанар, бүтээгдэхүүний хэлбэрийн энэхүү хослол нь шинэ бүтцийн материалыг бий болгох боломжийг олгодог.
Арилжааны програм
Полимерүүдэд антистатик болон дамжуулагч шинж чанарыг өгөхийн тулд нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг ашиглах нь одоо арилжааны практик болж, электроник, автомашины үйлдвэрлэл зэрэг салбаруудад өргөжин тэлж байна. Зураг 1-д инженерийн термопластик дамжуулалтын ердийн зургийг харуулав. Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойд цахилгаан дамжуулахад хүрэх дүүргэлт нь дамжуулагч нүүрстөрөгчийн хар хоолойноос 5-10 дахин бага байж болно. Үүнтэй төстэй харьцуулалтыг эпокси зэрэг термостат давирхайд хийдэг боловч дүүргэх нь мэдэгдэхүйц бага байдаг. Энэ үзэгдлийг нэвчилтийн онолоор тайлбарлаж болно: бөөмсүүд бие биентэйгээ маш ойрхон байх эсвэл нэвчих босгонд хүрсэн үед электрон урсгалын зам үүсдэг. Өндөр харьцаатай (урт/диаметр) шилэн бүтэц нь цахилгаан контактуудын тоог нэмэгдүүлж, илүү жигд замыг хангадаг. Эцсийн бүтээгдэхүүн дэх нүүрсустөрөгчийн нано хоолойнуудын геометрийн харьцаа (тарилгын цутгамал хэсгүүд гэх мэт) нь богино нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад ихэвчлэн 100-аас их байдаг.<30) и техническим углеродом (>1). Энэ нь өгөгдсөн эсэргүүцлийн хувьд шаардагдах бага тунг тайлбарлаж байна. Нэвчилт нь давирхайн төрөл, зуурамтгай чанар, полимер боловсруулах арга зэргээс хамаарч өөр өөр байж болно.
Цагаан будаа. 1. Нүүрстөрөгчийн дүүргэгчийн агууламжаас цахилгаан дамжуулах чадварын хамаарал: нүүрстөрөгчийн нано хоолой, өндөр дамжуулагч нүүрстөрөгчийн хар, стандарт нүүрстөрөгчийн хар.
Дүүргэгчийн агууламж багассан нь боловсруулалт сайжрах, гадаргуугийн харагдах байдал, унжилтыг багасгах, анхны полимерийн механик шинж чанарыг хадгалах чадварыг нэмэгдүүлэх зэрэг хэд хэдэн давуу талыг өгдөг. Эдгээр давуу талууд нь олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг дамжуулагч полимер хэрэглээнд нэвтрүүлэх боломжийг олгосон, Хүснэгт 1. Эдгээр хэрэглээнд тэдгээр нь өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай нүүрстөрөгчийн хар ба карбон фибр зэрэг нэмэлтүүдтэй өртөг/гүйцэтгэлийн үндсэн дээр эсвэл өвөрмөц шинж чанарт тулгуурлан өрсөлдөх боломжтой. хүрэх эсвэл бүтээгдэхүүний үзүүлэлтэд нийцүүлэх боломжгүй.
Хүснэгт 1. Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолой бүхий дамжуулагч полимерүүдийн арилжааны хэрэглээ.
Зах зээл | Өргөдөл | Нүүрстөрөгчийн нано хоолойд суурилсан найрлагын шинж чанарууд |
| Машинууд | Түлшний системийн эд анги ба түлшний шугам (холбогч, насосны эд анги, O-цагираг, хоолой), цахилгаан будгийн гадна биеийн хэсгүүд (бампер, толин тусгал, түлшний савны таг) | Нүүрстөрөгчийн хартай харьцуулахад шинж чанарын тэнцвэрийг сайжруулсан, том хэсгүүдэд дахин ашиглах боломжтой, деформацид тэсвэртэй |
| Электроник | Технологийн багаж хэрэгсэл, тоног төхөөрөмж, вафель кассет, туузан дамжуулагч, холбогч блок, цэвэр өрөөний тоног төхөөрөмж | Нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад нэгдлүүдийн цэвэршилт, гадаргуугийн эсэргүүцлийг хянах, нимгэн эд ангиудыг цутгахад боловсруулах чадвар, деформацид тэсвэртэй, тэнцвэртэй шинж чанар, нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад хуванцар нэгдлүүдийн өөр боломжууд. |
Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойг хуванцар эсвэл эластомерт оруулах нь резинэн нэгдлүүд болон термопластикуудад хэрэглэгддэг харьцангуй стандарт төхөөрөмжүүд, тухайлбал, нарийн шурагтай экструдер, хаалттай резин холигч зэрэгт тулгуурладаг. Наноцилийн олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудыг нунтаг (Nanocyl® 7000) эсвэл термопластик баяжмал (PlastiCyl™) хэлбэрээр нийлүүлж болно.
Нийлмэл материалыг бүтцийн зориулалтаар ашиглах
Нүүрстөрөгчийн нано хуруу шилний онцгой хүч чадал нь нүүрстөрөгчийн файбер болон эпокси давирхайн нийлмэл материалд суурилсан төрөл бүрийн спортын бараа бүтээхэд ашигтай хэрэглээ юм. Биндэрийн үе шаттай (эпокси эсвэл полиуретан гэх мэт) холболтыг хөнгөвчлөх, холболтыг сайжруулахын тулд нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг ихэвчлэн гадаргуу дээр химийн аргаар өөрчилдөг. Шилэн хүчитгэсэн нийлмэл материал дээр хэмжсэн ердийн сайжруулалт нь бат бэх ба ачаалалд 10-50% байдаг. Энэхүү арматурын түвшин нь өгөгдсөн нийлмэл материалын хувьд чухал ач холбогдолтой бөгөөд ихэвчлэн давирхайн шинж чанараар хязгаарлагддаг.
Шинэ бүтээн байгуулалтууд
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой зэрэг онцгой нимгэн дамжуулагч бүтцийн сүлжээ нь байнгын дамжуулалт бүхий антистатик тунгалаг, дамжуулагч бүрээс, сайжруулсан механик шинж чанар, химийн эсэргүүцлийг сайжруулсан нимгэн хальсан технологид шинэ боломжийг олгодог. Өндөр дамжуулалттай тунгалаг хальсны технологиуд одоогоор боловсруулагдаж байгаа бөгөөд ойрын ирээдүйд хавтгай дэлгэцэнд ил тод электрод хийхэд ашигладаг индий цагаан тугалганы исэл цацах технологи, уян дэлгэц гэх мэт илүү хязгаарлагдмал загвартай өрсөлдөх болно.
Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано гуурс ашиглан орчин үеийн цаас үйлдвэрлэх технологийг боловсруулсан. Ийм цаасыг машины толин тусгалыг мөсжилт, шалны халаалт болон бусад халаалтын төхөөрөмжөөс хамгаалахын тулд илүү уян хатан дулаан тусгаарлагч бүрээсийг бий болгоход ашигладаг.
Полимерт олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг бага зэрэг нэмснээр олж авсан шинэ шинж чанарууд, тухайлбал галд тэсвэртэй, ялзралд тэсвэртэй, орчин үеийн байгаль орчны шаардлагад илүү нийцсэн, сайжруулсан шинэ бүтээгдэхүүнийг бий болгоход хүргэж болзошгүй шинэ шинж чанаруудын талаар судалгаа хийж байна. одоо байгаа материалтай харьцуулахад гүйцэтгэл, зардлын хэмнэлттэй.
Хүчитгэсэн эластомер
Нүүрстөрөгчийн хар болон бусад нунтаг дүүргэгчийг дугуй болон бусад үйлдвэрлэлийн каучукуудад резинийг бэхжүүлэхэд өргөн ашигладаг. Найрлага нь хүч чадал, хөшүүн чанарыг шаардлагатай түвшинд (жингийн 50% -иас дээш) нэмэгдүүлэхийн тулд дүүргэгчийг их хэмжээгээр агуулж болох боловч зарим хэрэглээнд уян хатан чанаргүй байж болно. 5-10%-ийн дүүргэлтийг Nanocyl® 7000 гэх мэт олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойгоор солих нь ижил төстэй бат бэх, хөшүүн чанар бүхий өндөр үзүүлэлттэй эластомеруудыг уян хатан чанараар нь сайжруулж, уламжлалт материалтай харьцуулшгүй механик шинж чанарын шинэ тэнцвэрийг бий болгож чадна.
Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг арилжааны зорилгоор ашиглах нь одоо бодит байдал болж, хүмүүсийн анхаарлыг улам ихээр татаж байна. Энэ нь тэдгээрийг үйлдвэрлэлийн стандартаар зохицуулагддаг бусад сонголтуудтай өрсөлдөхүйц нэмүү өртөг шингэсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон салбарынхан хүлээн зөвшөөрдөг гэсэн үг юм. Одоогийн байдлаар нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудын шинэ ашигтай, урьдчилан таамаглах боломжгүй шинж чанаруудын талаар судалгаа хийгдэж байгаа бөгөөд энэ нь полимерийн үйлдвэрлэлд нэвтрэх боломжийг өргөжүүлэх болно.
