Нанотрубка

Важные исследования форм углерода проводились и в Украине. Так, в Киевском госуниверситетете имени Т.Г. Шевченко, в 1985 году, шестью годами раньше, чем в Японии учёным С. Иидзима, была предсказана возможность существования трубчатого углерода (по современной терминологии – углеродных нанотрубок).

Метод получения нанотрубок путем электролиза в расплавах, который на Западе считается новейшим, был разработан в Киеве академиком Ю.К. Делимарским и его сотрудниками ещё в 1964 году.

Но тогда никто не уделил особого внимания мельчайшим частицам, не имевшим практического применения. Эти исследования опередили своё время и остались невостребованными. Нам уже известны 5 форм углерода – сажа, графит, алмаз, карбин, фуллерен. А шестая форма углерода – нанотрубка, была обнаружена японским учёным Иидзимой в 1991 году в продуктах электродугового испарения графита. Углеродная нанотрубка – это свернутый углеродный лист одноатомной толщины Методы синтеза углеродных одно- двух, и многостенных нанотрубок и графитовых нановолокон можно разбить на пять групп:

  • Лазерное испарение металл-графитовых электродов
  • Электродуговое испарение графита в присутствии катализаторов
  • Каталитический пиролиз углеводородов
  • Диспропорционирование оксида углерода на металлических катализаторах
  • Электролиз расплавленных солей на графитовых электродах.

Применения нанотрубок

Уже определился ряд перспективных областей применения нанотрубок. Одни применеия совпадают с применениями для фуллеренов – это химические источники тока, аккумуляторы водорода, оптические фильтры. Другие применения основаны на близости свойств нанотрубок и углеродных волокон. Это – высокопрочные композиты, литиевые батарейки. Существуют также области применения, которые обусловлены уникальными свойствами самих нанотрубок. Это – полупроводниковые приборы, полевые эмиттеры, зонды туннельных микроскопов, “квантовые проволоки”.

Нанотрубки являются материалом с огромным потенциалом практического применения. Ведутся работы по созданию плоских экранов (дисплеев) с холодными катодами. В качестве рабочего тела катодов рассматриваются углеродные нанотрубки или другие углеродные наноматериалы, обладающие высокими эмиссионными свойствами при незначительных электрических полях. Создание плоских экранов сделает их ещё более доступными и, следовательно, обеспечит значительный прогресс в области информационных компьютерных технологий. По габаритам и уровню потребляемой мощности мониторы на углеродных нанотрубках будут существенно превосходить традиционные высоковольтные кинескопы, а по яркости свечения и углу зрения – дорогие дисплеи на жидких кристаллах.

Главными проблемами на пути к реальности создания экрана на нанотрубках являются:

  1. Высокая стоимость нанотрубок.
  2. Технические трудности при получении значительных поверхностей, заполненных одинаково ориентированными нанотрубками с однородными характеристиками.

Пока ещё нет данных о влиянии нанотрубок на механические свойства композиционных материалов, полученных на их основе. В то же время теоретические расчеты позволяют говорить о таких механических свойствах нанотрубок, как значительня прочность на разрыв и высокое значени модуля Юнга. Работы по упрочению композиционных материалов будут проводиться более широким фронтом, если будет налажено производство дешевых бездефектных нанотрубок.

Благодаря высокому коэффициенту теплопроводности целесообразно использовать нанотрубки в качстве материала для радиаторов охлаждения корпусов мощных электронных приборов. Из углеродных нанотрубок предполагается изготавливать наконечники достаточно большой длины и малого диаметра для сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ).

Эти наконечники превосходят по своим работчим параметрам все остальные при исследовании структуры наношероховатостей на поверхности микросхем. Незаменимы такие наконечники и при изучении биологических и полимерных структур, поскольку благодаря высокой прочности нанотрубки на изгиб исчезает опасность повреждения СЗМ при большом усилии.

Смотреть в будущее углеродных наноматериалов с оптимизмом позволяют результаты работ по исследованию возможностей их крупномасштабного производства.

Отправить