Nanoteknologjia: Nanotubat e karbonit. Karakteristikat elektrofizike të nanotubave të karbonit të modifikuar

Shpikja ka të bëjë me fushën e prodhimit të materialeve për sistemet e ruajtjes së hidrogjenit, si dhe me fushën e prodhimit të nanotubave të karbonit dhe mund të përdoret në prodhimin e nanotubave të karbonit që përdoren si material bartës në sisteme të ndryshme të ruajtjes së hidrogjenit. Thelbi i shpikjes: metoda e përpunimit të nanotubave të karbonit përfshin ngrohjen në një temperaturë prej 1500-1600°C në avujt e sulfurit të zinkut për 20-30 minuta. Rezultati teknik i shpikjes është rritja e kapacitetit të thithjes së nanotubave të karbonit duke ulur njëkohësisht temperaturën dhe kohëzgjatjen e procesit të trajtimit. 1 tavolinë

Shpikja ka të bëjë me fushën e prodhimit të materialeve për sistemet e ruajtjes së hidrogjenit, si dhe me fushën e prodhimit të nanotubave të karbonit dhe mund të përdoret në prodhimin e nanotubave të karbonit që përdoren si material bartës në sisteme të ndryshme të ruajtjes së hidrogjenit.

Ekziston një metodë e njohur për trajtimin e nanotubave të karbonit duke ngrohur në 1700-2200°C në një rrjedhë argon për 120 minuta - prototip. Metoda bën të mundur rritjen e kapacitetit të thithjes së nanotubave të karbonit në lidhje me hidrogjenin me 1,26-3,09 herë, në varësi të temperaturës së përpunimit. Disavantazhi kryesor i kësaj metode është nevoja për të përdorur temperatura të larta të përpunimit për të rritur ndjeshëm kapacitetin e thithjes së materialit. Trajtimi në 1700°C rrit kapacitetin e absorbimit vetëm 1,26 herë, ndërsa ngrohja në 2200°C kërkohet për të rritur kapacitetin e absorbimit me 3,09 herë. Disavantazhet përfshijnë gjithashtu kohën e gjatë të përpunimit (120 minuta).

Objektivi i kësaj shpikjeje është të rrisë kapacitetin e thithjes së nanotubave të karbonit duke ulur njëkohësisht temperaturën dhe kohëzgjatjen e procesit të trajtimit.

Ky problem zgjidhet në metodën e propozuar të përpunimit të nanotubave të karbonit, duke përfshirë ngrohjen, e cila kryhet në një temperaturë prej 1500-1600°C në një vëllim të mbyllur në avull sulfid zinku për 20-30 minuta.

Trajtimi në avujt e sulfurit të zinkut bën të mundur rritjen e kapacitetit thithës të nanotubave të karbonit në raport me hidrogjenin me 3.4 herë, ndërsa temperatura e procesit ulet në 1500-1600°C dhe kohëzgjatja e trajtimit zvogëlohet në 20-30 minuta.

Sulfidi i zinkut ka një pikë shkrirjeje prej 1765°C dhe presioni i tij i avullit në pikën e shkrirjes është mbi 4.5 atm. Kur sulfidi i zinkut nxehet në fazën e ngurtë, ai sublimohet; në një temperaturë prej afërsisht 1550°C, presioni i avullit të tij është 1 atm. Kur materiali nxehet mbi 1600°C, avujt e sulfurit të zinkut shpërbëhen intensivisht për të formuar zink atomik dhe squfur molekular.

Rritja e kapacitetit thithës të nanotubave të karbonit nën ndikimin e avullit të sulfurit të zinkut shpjegohet me një rritje të sipërfaqes aktive të nanotubave për shkak të ndërveprimit kimik të këtyre materialeve.

Zgjedhja e diapazonit të temperaturës për procesin e trajtimit është për shkak të faktit se në temperatura nën 1500°C, kur presioni i avullit të vetë ZnS është më pak se 1 atm, sulfidi i zinkut nuk avullohet mjaft intensivisht dhe një rritje e konsiderueshme në kapacitetin e thithjes. e nanotubave nuk arrihet. Në temperaturat mbi 1600°C, avujt e sulfurit të zinkut shpërndahen intensivisht dhe nanotubat e karbonit shkatërrohen shpejt nën ndikimin e një agjenti të fortë oksidues - squfuri i gaztë, i cili është një nga produktet e disociimit.

Kur kohëzgjatja e procesit është më pak se 20 minuta, kapaciteti i thithjes së nanotubave të karbonit nuk arrin vlerat maksimale. Kur kohëzgjatja e trajtimit rritet përtej 30 minutave, kapaciteti i thithjes së pari ndalon së rrituri dhe më pas fillon të ulet, gjë që mund të shpjegohet me fillimin e shkatërrimit të nanotubave.

Në fund të procesit, sulfidi i tepërt i zinkut i avulluar kondensohet në muret e ftohta të pajisjes së trajtimit dhe mund të mblidhet për ripërdorim.

Mënyrat e përpunimit janë paraqitur në tabelë, ku, për krahasim, janë marrë rezultatet e përpunimit duke përdorur metodën e prototipit.

Tabela tregon se vetëm në kushtet që korrespondojnë me ato të propozuara (linjat 6-8, 12-13) arrihet rritja maksimale e kapacitetit thithës të nanotubave të karbonit. Në këtë rast, temperatura dhe kohëzgjatja e trajtimit zvogëlohen në krahasim me metodën prototip.

Një kampion nanotubash karboni me peshë 1 g vendoset në një enë në mënyrë që nanotubat të vendosen mbi një burim sulfidi zinku me peshë 0,5 g në një distancë prej 30 mm. Kontejneri evakuohet në 10 -3 mm Hg. dhe të vulosur. Ena më pas vendoset në një furrë pa gradient të ngrohur në 1550°C dhe mbahet për 25 minuta. Më pas ena hiqet, ftohet dhe hapet. Sulfidi i avulluar i zinkut, i kondensuar në muret e enës, mblidhet për ripërdorim. Nanotubat e trajtuar janë të ngopur me hidrogjen nën një presion prej 100 atm dhe në një temperaturë prej 25°C për 24 orë. Kapaciteti thithës i nanotubave të karbonit rritet 3.4 herë në krahasim me kampionin origjinal.

Një metodë e përpunimit të nanotubave të karbonit, duke përfshirë ngrohjen, e karakterizuar në atë që trajtimi kryhet në një temperaturë prej 1500-1600°C në avull sulfid zinku për 20-30 minuta.

Shkencëtarët nga Universiteti Kanagawa (natyrisht, kjo është Japonia) ishin në gjendje të kontrollonin një objekt levitues jo vetëm pa kontakt, por edhe pa ndryshuar karakteristikat e fushës magnetike. E gjithë kjo doli të jetë e mundur falë një konfigurimi të veçantë të magneteve (ato janë vendosur në një model shahu) dhe efektit të lazerit në diskun lundrues. Lazeri vepron në atë mënyrë që skaji i diskut të nxehet, ndodh një ndryshim në temperaturë dhe disku lëviz pas rrezes. Ja si duket e gjitha:

Fakte edhe më interesante mund të gjenden në faqen e internetit polezno.kg

Një Krishtlindje unike në një stacion polar të Antarktidës

Secili prej nesh i festoi Krishtlindjet ndryshe. Disa njerëz nuk e njohin fare këtë ditë si festë, disa e festuan me miqtë, disa shkuan në klimat më të ngrohta. Por shkencëtarët nga stacioni i Antarktidës vendosën të lëshojnë një teleskop të veçantë që peshon deri në 1.8 ton. Ky është një teleskop stratosferik që kryen një sërë detyrash të rëndësishme për studimin e proceseve të formimit të yjeve dhe formimit të planetit. Pajisja do të rri pezull në një lartësi prej rreth 30 kilometrash, duke studiuar hapësirën e jashtme. Sipas astronomëve, teleskopët e tillë janë më të lirë se teleskopët orbitalë dhe kostoja e funksionimit të tyre është shumë më e ulët se kostoja e teleskopëve orbitalë.

Tubat e karbonit janë të rrezikshëm për shëndetin

Shkencëtarët nga Universiteti i Edinburgut kanë zbuluar se nanotubat e karbonit nuk janë më pak (dhe ndoshta më shumë) të dëmshëm se asbesti. Gjë është se vetë tubi është shumë i hollë (sistemi imunitar i njeriut nuk është projektuar për dimensione të tilla), por i gjatë. Kështu, kur një nanotub hyn në mushkëri, ai infekton mushkëritë dhe sistemi imunitar nuk e lufton fare një "fqinj" të tillë. Nuk është ende plotësisht e qartë nëse nanotubat do të grumbullohen në trupin e njeriut në rast të ndërveprimit afatgjatë me materialin e nanotubit të karbonit. Por edhe në afat të shkurtër, e gjithë kjo mund të dëmtojë shëndetin e njeriut.

Nëse dikush është i interesuar, mund të marrë informacion të detajuar në anglisht

Energjia është një industri e rëndësishme që luan një rol të madh në jetën e njeriut. Situata energjetike në vend varet nga puna e shumë shkencëtarëve të kësaj industrie. Sot ata janë duke kërkuar për këto qëllime, ata janë të gatshëm të përdorin çdo gjë, nga rrezet e diellit dhe uji te energjia e ajrit. Pajisjet që mund të gjenerojnë energji nga mjedisi vlerësohen shumë.

Informacione të përgjithshme

Nanotubat e karbonit janë plane grafiti të gjatë, të mbështjellë që kanë një formë cilindrike. Si rregull, trashësia e tyre arrin disa dhjetëra nanometra, me një gjatësi prej disa centimetrash. Në fund të nanotubave formohet një kokë sferike, e cila është një nga pjesët e fullerenit.

Ekzistojnë dy lloje të nanotubave të karbonit: metalikë dhe gjysmëpërçues. Dallimi i tyre kryesor është përçueshmëria aktuale. Lloji i parë mund të kryejë rrymë në një temperaturë të barabartë me 0ºС, dhe e dyta - vetëm në temperatura të ngritura.

Nanotubat e karbonit: vetitë

Shumica e fushave moderne, si kimia e aplikuar ose nanoteknologjia, janë të lidhura me nanotubat, të cilët kanë një strukturë kornizë karboni. Çfarë është ajo? Kjo strukturë i referohet molekulave të mëdha të lidhura me njëra-tjetrën vetëm nga atomet e karbonit. Nanotubat e karbonit, vetitë e të cilëve bazohen në një guaskë të mbyllur, vlerësohen shumë. Përveç kësaj, këto formacione kanë një formë cilindrike. Tuba të tillë mund të merren duke mbështjellë një fletë grafiti, ose të rritur nga një katalizator specifik. Nanotubat e karbonit, fotot e të cilave janë paraqitur më poshtë, kanë një strukturë të pazakontë.

Ato vijnë në forma dhe madhësi të ndryshme: njështresore dhe me shumë shtresa, të drejta dhe të lakuara. Pavarësisht se nanotubat duken mjaft të brishtë, ato janë një material i fortë. Si rezultat i shumë studimeve, u zbulua se ato kanë veti të tilla si shtrirja dhe përkulja. Nën ndikimin e ngarkesave të rënda mekanike, elementët nuk grisen ose thyhen, domethënë mund të përshtaten me tensione të ndryshme.

Toksiciteti

Si rezultat i studimeve të shumta, u zbulua se nanotubat e karbonit mund të shkaktojnë të njëjtat probleme si fibrat e asbestit, domethënë shfaqen tumore të ndryshme malinje, si dhe kancer të mushkërive. Shkalla e ndikimit negativ të asbestit varet nga lloji dhe trashësia e fibrave të tij. Meqenëse nanotubat e karbonit janë të vegjël në peshë dhe madhësi, ato hyjnë lehtësisht në trupin e njeriut së bashku me ajrin. Më pas futen në pleurë dhe futen në gjoks dhe me kalimin e kohës shkaktojnë komplikime të ndryshme. Shkencëtarët kryen një eksperiment dhe shtuan grimca nanotubash në ushqimin e minjve. Produktet me diametër të vogël praktikisht nuk vonuan në trup, por ato më të mëdha gërmuan në muret e stomakut dhe shkaktuan sëmundje të ndryshme.

Metodat e marrjes

Sot, ekzistojnë metodat e mëposhtme për prodhimin e nanotubave të karbonit: ngarkesa e harkut, ablacioni, depozitimi i avullit.

Shkarkimi i harkut elektrik. Marrja (nanotubat e karbonit janë përshkruar në këtë artikull) një ngarkesë elektrike në plazmë, e cila digjet duke përdorur helium. Ky proces mund të kryhet duke përdorur pajisje teknike speciale për prodhimin e fullereneve. Por kjo metodë përdor mënyra të tjera të djegies së harkut. Për shembull, zvogëlohet dhe përdoren gjithashtu katoda me trashësi të madhe. Për të krijuar një atmosferë helium, është e nevojshme të rritet presioni i këtij elementi kimik. Nanotubat e karbonit prodhohen me spërkatje. Në mënyrë që numri i tyre të rritet, është e nevojshme të futet një katalizator në shufrën e grafitit. Më shpesh është një përzierje e grupeve të ndryshme metalike. Më pas, presioni dhe metoda e spërkatjes ndryshojnë. Kështu, përftohet një depozitë katodë, ku formohen nanotuba karboni. Produktet e gatshme rriten pingul me katodën dhe mblidhen në tufa. Ato janë të gjata 40 mikron.

Ablation. Kjo metodë u shpik nga Richard Smalley. Thelbi i tij është të avullojë sipërfaqe të ndryshme grafiti në një reaktor që funksionon në temperatura të larta. Nanotubat e karbonit formohen nga avullimi i grafitit në fund të reaktorit.

Ato ftohen dhe mblidhen duke përdorur një sipërfaqe ftohëse. Nëse në rastin e parë, numri i elementeve ishte i barabartë me 60%, atëherë me këtë metodë shifra u rrit me 10%. Kostoja e metodës së absolimit me lazer është më e shtrenjtë se të gjitha të tjerat. Si rregull, nanotubat me një mur fitohen duke ndryshuar temperaturën e reagimit.

Depozitimi i avullit. Metoda e depozitimit të avullit të karbonit u shpik në fund të viteve 50. Por askush as nuk e imagjinonte se mund të përdoret për të prodhuar nanotuba karboni. Pra, së pari duhet të përgatisni sipërfaqen me katalizator. Mund të jenë grimca të vogla të metaleve të ndryshme, për shembull, kobalt, nikel dhe shumë të tjerë. Nanotubat fillojnë të dalin nga shtresa e katalizatorit. Trashësia e tyre varet drejtpërdrejt nga madhësia e metalit katalitik. Sipërfaqja nxehet në temperatura të larta, dhe më pas furnizohet një gaz që përmban karbon. Midis tyre janë metani, acetileni, etanoli etj. Amoniaku shërben si gaz teknik shtesë. Kjo metodë e prodhimit të nanotubave është më e zakonshme. Vetë procesi zhvillohet në ndërmarrje të ndryshme industriale, për shkak të të cilave më pak burime financiare shpenzohen për prodhimin e një numri të madh tubash. Një avantazh tjetër i kësaj metode është se elementet vertikale mund të merren nga çdo grimcë metalike që shërben si katalizator. Prodhimi (nanotubat e karbonit përshkruhen nga të gjitha anët) u bë i mundur falë hulumtimit të Suomi Iijima, i cili vëzhgoi pamjen e tyre nën një mikroskop si rezultat i sintezës së karbonit.

Llojet kryesore

Elementet e karbonit klasifikohen sipas numrit të shtresave. Lloji më i thjeshtë janë nanotubat karboni me një mur. Secila prej tyre është afërsisht 1 nm e trashë dhe gjatësia e tyre mund të jetë shumë më e madhe. Nëse marrim parasysh strukturën, produkti duket sikur mbështjell grafit duke përdorur një rrjetë gjashtëkëndore. Në kulmet e tij janë atomet e karbonit. Kështu, tubi ka formën e një cilindri, i cili nuk ka qepje. Pjesa e sipërme e pajisjeve është e mbyllur me kapak të përbërë nga molekula fullerene.

Lloji tjetër janë nanotubat karboni me shumë mure. Ato përbëhen nga disa shtresa grafiti, të cilat palosen në formë cilindri. Midis tyre ruhet një distancë prej 0,34 nm. Ky lloj strukture përshkruhet në dy mënyra. Sipas të parës, tubat me shumë shtresa janë disa tuba me një shtresë të vendosur brenda njëri-tjetrit, i cili duket si një kukull fole. Sipas të dytës, nanotubat me shumë mure janë një fletë grafiti që mbështillet rreth vetes disa herë, e ngjashme me një gazetë të palosur.

Nanotubat e karbonit: aplikimi

Elementet janë një përfaqësues absolutisht i ri i klasës së nanomaterialeve.

Siç u përmend më herët, ata kanë një strukturë kornizë, e cila ndryshon në vetitë nga grafiti ose diamanti. Kjo është arsyeja pse ato përdoren shumë më shpesh se materialet e tjera.

Për shkak të karakteristikave të tilla si forca, lakimi, përçueshmëria, ato përdoren në shumë fusha:

• si aditivë ndaj polimereve;
• katalizator për pajisjet e ndriçimit, si dhe ekrane me panele të sheshta dhe tuba në rrjetet e telekomunikacionit;
• si absorbues i valëve elektromagnetike;
• për shndërrimin e energjisë;
• prodhimi i anodes në lloje të ndryshme të baterive;
• ruajtja e hidrogjenit;
• prodhimi i sensorëve dhe kondensatorëve;
• prodhimi i kompoziteve dhe forcimi i strukturës dhe vetive të tyre.

Për shumë vite, nanotubat e karbonit, aplikimet e të cilëve nuk kufizohen në një industri specifike, janë përdorur në kërkimin shkencor. Ky material ka një pozicion të dobët në treg, pasi ka probleme me prodhimin në shkallë të gjerë. Një pikë tjetër e rëndësishme është kostoja e lartë e nanotubave të karbonit, e cila është afërsisht 120 dollarë për gram të një substance të tillë.

Ato përdoren si element bazë në prodhimin e shumë kompoziteve, të cilat përdoren për prodhimin e shumë mallrave sportive. Një industri tjetër është industria e automobilave. Funksionalizimi i nanotubave të karbonit në këtë zonë zbret në dhënien e vetive përcjellëse tek polimerët.

Koeficienti i përçueshmërisë termike të nanotubave është mjaft i lartë, kështu që ato mund të përdoren si pajisje ftohëse për pajisje të ndryshme masive. Ato përdoren gjithashtu për të bërë këshilla që janë ngjitur në tubat e sondës.

Fusha më e rëndësishme e aplikimit është teknologjia kompjuterike. Falë nanotubave, krijohen ekrane veçanërisht të sheshta. Duke përdorur ato, ju mund të zvogëloni ndjeshëm dimensionet e përgjithshme të vetë kompjuterit, si dhe të rrisni performancën e tij teknike. Pajisjet e përfunduara do të jenë disa herë më të larta se teknologjitë aktuale. Bazuar në këto studime, mund të krijohen tuba fotografish me tension të lartë.

Me kalimin e kohës, tubat do të përdoren jo vetëm në elektronikë, por edhe në fushën e mjekësisë dhe energjisë.

Prodhimi

Tubat e karbonit, prodhimi i të cilave ndahet në dy lloje, shpërndahen në mënyrë të pabarabartë.

Kjo do të thotë, MWNT prodhohen shumë më tepër se SWNT. Lloji i dytë bëhet në rast nevoje urgjente. Kompani të ndryshme prodhojnë vazhdimisht nanotuba karboni. Por ato praktikisht nuk janë në kërkesë, pasi kostoja e tyre është shumë e lartë.

Drejtuesit e prodhimit

Sot, vendin kryesor në prodhimin e nanotubave të karbonit e zënë vendet aziatike, të cilat janë 3 herë më të larta se në vendet e tjera të Evropës dhe Amerikës. Në veçanti, Japonia është e angazhuar në prodhimin e MWNTs. Por vendet e tjera, si Koreja dhe Kina, nuk janë aspak inferiorë në këtë tregues.

Prodhimi në Rusi

Prodhimi vendas i nanotubave të karbonit mbetet dukshëm pas vendeve të tjera. Në fakt, gjithçka varet nga cilësia e hulumtimit që po kryhet në këtë fushë. Këtu nuk ka burime të mjaftueshme financiare për krijimin e qendrave shkencore dhe teknologjike në vend. Shumë njerëz nuk po i pranojnë zhvillimet në nanoteknologji sepse nuk e dinë se si mund të përdoret në industri. Prandaj, kalimi i ekonomisë në një rrugë të re është mjaft i vështirë.

Prandaj, Presidenti i Rusisë nxori një dekret që tregon shtigjet e zhvillimit për fusha të ndryshme të nanoteknologjisë, përfshirë elementët e karbonit. Për këto qëllime, u krijua një program i veçantë zhvillimi dhe teknologjie.

Për të siguruar që të gjitha pikat e urdhrit ishin kryer, u krijua kompania Rusnanotech. Për funksionimin e tij u nda një shumë e konsiderueshme nga buxheti i shtetit. Është ajo që duhet të kontrollojë procesin e zhvillimit, prodhimit dhe zbatimit industrial të nanotubave të karbonit. Shuma e ndarë do të shpenzohet për krijimin e instituteve të ndryshme kërkimore dhe laboratorëve, si dhe do të forcojë punën ekzistuese të shkencëtarëve vendas. Këto fonde do të përdoren gjithashtu për blerjen e pajisjeve të cilësisë së lartë për prodhimin e nanotubave të karbonit. Vlen gjithashtu të kujdeseni për ato pajisje që do të mbrojnë shëndetin e njeriut, pasi ky material shkakton shumë sëmundje.

Siç u përmend më herët, i gjithë problemi është mbledhja e fondeve. Shumica e investitorëve nuk duan të investojnë në zhvillimet shkencore, veçanërisht për një kohë të gjatë. Të gjithë biznesmenët duan të shohin fitime, por nanozhvillimi mund të marrë vite. Kjo është ajo që zmbraps përfaqësuesit e bizneseve të vogla dhe të mesme. Përveç kësaj, pa investime të qeverisë nuk do të jetë e mundur të nisë plotësisht prodhimi i nanomaterialeve.

Një problem tjetër është mungesa e një kuadri ligjor, pasi nuk ka një lidhje të ndërmjetme ndërmjet niveleve të ndryshme të biznesit. Prandaj, nanotubat e karbonit, prodhimi i të cilave nuk kërkohet në Rusi, kërkojnë jo vetëm investime financiare, por edhe mendore. Deri më tani, Federata Ruse është larg vendeve aziatike që janë udhëheqëse në zhvillimin e nanoteknologjive.

Sot, zhvillimet në këtë industri kryhen në fakultetet kimike të universiteteve të ndryshme në Moskë, Tambov, Shën Petersburg, Novosibirsk dhe Kazan. Prodhuesit kryesorë të nanotubave të karbonit janë kompania Granat dhe uzina Tambov Komsomolets.

Anët pozitive dhe negative

Ndër avantazhet janë vetitë e veçanta të nanotubave të karbonit. Ata janë një material i qëndrueshëm që nuk shembet nën stresin mekanik. Përveç kësaj, ata punojnë mirë në përkulje dhe shtrirje. Kjo u bë e mundur falë strukturës së kornizës së mbyllur. Përdorimi i tyre nuk është i kufizuar në një industri. Tubat kanë gjetur aplikim në industrinë e automobilave, elektronikë, mjekësi dhe energji.

Një disavantazh i madh është ndikimi negativ në shëndetin e njeriut.

Grimcat e nanotubave që hyjnë në trupin e njeriut çojnë në shfaqjen e tumoreve malinje dhe kancerit.

Një aspekt thelbësor është financimi i kësaj industrie. Shumë njerëz nuk duan të investojnë në shkencë, sepse kërkon shumë kohë për të bërë një fitim. Dhe pa funksionimin e laboratorëve kërkimorë, zhvillimi i nanoteknologjisë është i pamundur.

konkluzioni

Nanotubat e karbonit luajnë një rol të rëndësishëm në teknologjitë inovative. Shumë ekspertë parashikojnë rritjen e kësaj industrie në vitet e ardhshme. Do të ketë një rritje të ndjeshme të aftësive prodhuese, gjë që do të çojë në uljen e kostos së mallrave. Me uljen e çmimeve, tubat do të jenë në kërkesë të madhe dhe do të bëhen një material i domosdoshëm për shumë pajisje dhe pajisje.

Pra, ne zbuluam se cilat janë këto produkte.

Nanotubat e karbonit njihen për vetitë e tyre unike mekanike, elektrike dhe termike, të përshtatshme për një gamë të gjerë aplikimesh polimeresh. Moduli i Young prej 1000 GPa dhe forca në tërheqje prej 60 GPa u matën në strukturën individuale. Këta tregues janë disa renditje të madhësisë më të larta se ato të plastikës inxhinierike konvencionale. Përçueshmëri e lartë elektrike dhe termike u përcaktua edhe eksperimentalisht, me vlerat e tyre që afrohen ose tejkalojnë ato të metaleve. Ky kombinim i vetive dhe formës së produktit, i pajtueshëm me teknologjitë moderne të përpunimit të polimerit, siguron krijimin e materialeve të reja strukturore.

Aplikim Komercial
Përdorimi i nanotubave të karbonit për t'i dhënë polimereve veti antistatike dhe përçuese është tani një praktikë tregtare dhe po zgjerohet në industri të tilla si elektronika dhe industria e automobilave. Figura 1 tregon një imazh tipik të përçueshmërisë së një termoplastiku inxhinierik. Mbushja për të arritur transmetimin elektrik në rastin e nanotubave të karbonit me shumë mure mund të jetë 5-10 herë më e ulët se sa për karbonin e zi përçues. Krahasime të ngjashme bëhen në rrëshirat termofikse si epoksi, por me mbushje dukshëm më të ulët. Ky fenomen mund të shpjegohet me teorinë e perkolimit: një rrugë për rrjedhjen e elektroneve krijohet kur grimcat janë shumë afër njëra-tjetrës ose kanë arritur pragun e perkolimit. Strukturat e fibrave me një raport të lartë (gjatësi/diametër) rrisin numrin e kontakteve elektrike dhe sigurojnë një rrugë më uniforme. Raporti gjeometrik i nanotubave hidrokarbure në produktin përfundimtar (të tilla si pjesët e derdhura me injeksion) është zakonisht më i madh se 100 në krahasim me fibrat e shkurtra të karbonit (<30) и техническим углеродом (>1). Kjo shpjegon dozën më të ulët të kërkuar për një rezistencë të caktuar. Sjellja e depërtimit mund të ndryshojë në varësi të llojit të rrëshirës, ​​viskozitetit dhe metodës së përpunimit të polimerit.

Oriz. 1. Varësia e përçueshmërisë elektrike nga përmbajtja e mbushësve të karbonit: nanotuba karboni, karbon i zi shumë përçues, karbon i zi standard.

Përmbajtja e reduktuar e mbushësit mund të ofrojë disa përfitime të tilla si përmirësimi i përpunimit, pamja e sipërfaqes, zvogëlimi i rënies dhe rritja e aftësisë për të ruajtur vetitë mekanike të polimerit origjinal. Këto avantazhe kanë mundësuar futjen e nanotubave të karbonit me shumë mure në aplikimet e polimerit përçues, Tabela 1. Në këto aplikime, ato mund të konkurrojnë me aditivë të tillë si karboni shumë përçueshëm dhe fibrat e karbonit në një bazë kosto/performancë ose në bazë të unike karakteristikat që nuk janë të mundshme të arrihen ose të përputhen me specifikimet e produktit.

Tabela 1. Aplikimet komerciale të polimereve përçues me nanotuba karboni me shumë mure.

Përfshirja e nanotubave të karbonit me shumë mure në plastikë ose elastomerë mbështetet në pajisje relativisht standarde të përdorura në përbërjet e gomës dhe termoplastikët, të tillë si ekstruderët me vida të imta dhe miksera gome të mbyllura. Nanotubat e karbonit me shumë mure të Nanocylit mund të ofrohen në formë pluhuri (Nanocyl® 7000) ose koncentrate termoplastike (PlastiCyl™).

Aplikimi i materialeve të përbëra për qëllime strukturore
Forca e jashtëzakonshme e nanotubave të karbonit ka aplikime të dobishme në krijimin e llojeve të ndryshme të mallrave sportive të bazuara në materiale të përbërë nga fibra karboni dhe rrëshira epokside. Për të lehtësuar përfshirjen dhe për të përmirësuar lidhjen me fazën lidhëse (të tilla si epoksi ose poliuretani), nanotubat e karbonit zakonisht modifikohen kimikisht në sipërfaqe. Përmirësimi tipik i matur në materialin kompozit të përforcuar me fibra është 10 deri në 50% në forcë dhe ngarkesë të gjallë. Ky nivel përforcimi mund të jetë i rëndësishëm për një material të caktuar të përbërë, zakonisht i kufizuar nga vetitë e rrëshirës.

Zhvillime të reja
Rrjeti i strukturave jashtëzakonisht të holla përçuese, të tilla si nanotubat e karbonit, ofron gjithashtu mundësi të reja në teknologjinë e filmit të hollë, duke përfshirë veshjet antistatike të qarta dhe përçuese me përçueshmëri të përhershme, veti mekanike të përmirësuara dhe rezistencë të shtuar kimike. Aktualisht po zhvillohen teknologji të filmave transparentë shumë përçueshëm, të cilat në të ardhmen e afërt do të konkurrojnë me teknologjitë e oksidit të metalit, si teknologjia e spërkatjes së oksidit të kallajit të indiumit, që përdoret sot për të bërë elektroda transparente në ekranet e paneleve të sheshta dhe dizajne më të kufizuara si ekranet fleksibël.
Është zhvilluar një teknologji moderne e prodhimit të letrës duke përdorur nanotuba karboni me shumë mure. Letër e tillë përdoret për të krijuar një shtresë më fleksibël të barrierës termike për të mbrojtur pasqyrat e makinave nga ngrirja, ngrohja në dysheme dhe pajisje të tjera ngrohëse.
Po kryhen kërkime për vetitë e reja të marra nga shtesat e vogla të nanotubave të karbonit me shumë mure në polimere, të tilla si rezistenca ndaj zjarrit dhe rezistenca kundër kalbjes, të cilat mund të çojnë në zhvillimin e produkteve të reja që janë më në përputhje me kërkesat mjedisore moderne dhe janë përmirësuar. performanca në krahasim me materialet ekzistuese, subjekt i kursimeve të kostos.

Elastomerë të përforcuar
Mbushësit e zi të karbonit dhe pluhurat e tjerë përdoren gjerësisht për të përforcuar gomën në goma dhe goma të tjera industriale. Përbërja mund të përmbajë një ngarkesë të lartë mbushësish për të rritur forcën dhe ngurtësinë në nivelin e kërkuar (më shumë se 50% ndaj peshës), por mund të mungojë elasticiteti në disa aplikime. Zëvendësimi i mbushjes 5-10% me nanotuba karboni me shumë mure si Nanocyl® 7000 mund të sigurojë elastomerë me performancë të lartë me nivele të ngjashme fortësie dhe ngurtësie me elasticitet të përmirësuar, duke paraqitur një ekuilibër të ri të vetive mekanike të pakrahasueshme me materialet tradicionale.

Përdorimi i nanotubave të karbonit për qëllime komerciale është tashmë një realitet dhe po tërheq vëmendjen në rritje. Kjo do të thotë se ato pranohen nga industria si një komponent me vlerë të shtuar që konkurron me opsionet e tjera që rregullohen nga standardet e industrisë. Aktualisht po zhvillohen kërkime për vetitë e reja të dobishme dhe të paparashikueshme të nanotubave të karbonit që do të zgjerojnë depërtimin e tyre në industrinë e polimerit.