Методы получения фуллеренов и углеродных нанотрубок

Углеродные нанотрубки хорошо себя зарекомендовали в экспериментах по использованию их в качестве покрытия, способствующего образованию алмазной пленки. Как показывают фотографии, выполненные с помощью электронного микроскопа, алмазная пленка, напыленная на пленку нанотрубок, отличается в лучшую сторону в отношении плотности и однородности зародышей от пленки, напыленной на С60 и С70.

Такие свойства нанотрубки, как ее малые размеры, меняющаяся в значительных пределах в зависимости от условий синтеза, электропроводность, механическая прочность и химическая стабильность, позволяют рассматривать нанотрубку в качестве основы будущих элементов микроэлектроники. Расчетным путем доказано, что введение в идеальную структуру нанотрубки в качестве дефекта пары пятиугольник–семиугольник изменяет ее электронные свойства. Нанотрубка с внедренным в нее дефектом может рассматриваться как гетеропереход металл-полупроводник, который, в принципе, может составить основу полупроводникового элемента рекордно малых размеров. Нанотрубки могут служить основой тончайшего измерительного инструмента, используемого для контроля неоднородностей поверхности электронных схем.

Интересные применения могут получить нанострубки при заполнении их различными материалами. При этом нанотрубка может использоваться как в качестве носителя заполняющего ее материала, так и в качестве изолирующей оболочки, предохраняющей данный материал от электрического контакта, либо от химического взаимодействия с окружающими объектами [15].

Потенциальные области применения нанотрубок

Механические применения: сверхпрочные нити, композитные материалы, нановесы;

Применения в микроэлектронике: транзисторы, нанопровода, прозрачные проводящие поверхности, топливные элементы;

Для создания соединений между биологическими нейронами и электронными устройствами в новейших нейрокомпьютерных разработках; Капиллярные применения: капсулы для активных молекул, хранение металлов и газов, нанопипетки;

Оптические применения: дисплеи, светодиоды;

Медицина. В частности, изготовление искуственных мышц. Управление искусственными мышцами осуществляется при помощи электрических сигналов – точно также, как функционирует «живая» мышечная ткань; Миниатюрными датчики для обнаружения молекул в газовой среде или в растворах с ультравысокой чувствительностью — при адсорбции на поверхности нанотрубки молекул её электросопротивление, а также характеристики нанотранзистора могут изменяться. Такие нанодатчики могут использоваться для мониторинга окружающей среды, в военных, медицинских и биотехнологических применениях.

Трос для космического лифта;

Водные суспензии углеродных нанотрубок, содержащие отдельные трубки, открывают интересные перспективы для целого ряда новых применений, связанных с электро- и теплопроводностью. Пример – мат для обогрева, сотканный из мультифиламентной нити марки CNTEC, произведённой компанией Kuraray Living. В силу своей электропроводимости эта ткань обеспечивает равномерное выделение тепла по всей поверхности [21].

 

 

 

 

 

 

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные научные факты и разработки, связанные с аллотропными формами углерода.

 Одним из самых значительных достижений современной науки является открытие углеродных нанотрубок. Несмотря на то, что эта форма углерода по своей структуре занимает промежуточное положение между графитом и фуллереном, углеродные нанотрубки имеют много свойств не характерных ни для графита, ни для фуллерена. Поэтому можно рассматривать и анализировать нанотрубки в качестве самостоятельного материала.

Исследования углеродных нанотрубок представляют серьезный интерес, как фундаментальный, так и прикладной. Фундаментальный интерес к этому объекту объясняется, главным образом, широким диапазоном изменения его физико-химических свойств в зависимости от хиральности, а также необычной структурой. Проблема исследования фундаментальных свойств углеродных нанотрубок влечет за собой проблему практического применения. И, в первую очередь, от создания способов дешевого получения углеродных нанотрубок в больших количествах зависит решение последней проблемы.

 В настоящее время  эта проблема препятствует возможности  широкомасштабного использования  данного материала. Обладая такими  свойствами, как сверхминиатюрные  размеры, хорошая электропроводность, высокие эмиссионные характеристики, высокая химическая стабильность  при существующей пористости  и способность присоединять к  себе различные химические радикалы, нанотрубки могут эффективно  использоваться в таких областях, как измерительная техника, электроника  и наноэлектроника, химическая технология  и др.

 

 

Список литературы

1. Алексеев, Н.И. Влияние малых кластеров на процесс преобразования двухкольцевого кластера в фуллерен/Н.И.Алексеев, Г.А.Дюжев // Журнал Технической Физики. -2007. -Т.72,Вып.5. - 130-134 с.

2. Альтман, Ю. Наука и нанотехнологии. /Ю. Альтман. - М.: Техносфера, 2009. - 416 с.

3.Балабанов, В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. /В.И. Балабанов. - М.: Эксмо, 2008. - 256 с.

4. Бобринецкий, И. И. Формирование и исcледование электрофизических свойств планарных структур на основе углеродных нанотрубок. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук// И.И.Бобринецкий. – М.:  2007.-145 с.

5. Булюбаш Б.И. Статья «“Токсичные” нанотехнологии»,- М.: - 2008. -125 с.

6. Борщевский А.Я.  Статья «Фуллерены»/  Иоффе И.Н., Юровская М.А. – М.:  2007. -211 с.

7. Елецкий, А. В. Углеродные нанотрубки / А. В. Елецкий //Успехи физических наук. –  М.: 2009.-  945 – 972 с.

8. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. / Н. Кобаяси, пер. с япон. БИНОМ. Лаборатория знаний - М.:  2010. - 134 с.

9. Левицкий М.М, Статья «Фуллерен»/ Леменовский Д.А. . - М.: БИНОМ -2009. – 231 с.

10. Мосин О.В. Статья «Нанотехнологии». / О.В.  Мосин - М.: 2010. -  213 с.

11. Пул, Ч. Нанотехнологии. / Ч. Пул, Ф. Оуэне. - М.: Техносфера, 2008. - 60с.

12. Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены - М.: Логос -2006. – 98 -103 с.

13. Рыбалкина, М. Нанотехнологии для всех. /М. Рыбалкина. - М.: Nanotechnology News Network, 2006. - 444 с.

14. Соколов В. И. Фуллерены новые аллотропные формы углерода: структура, электронное строение и химические свойства//Успехи химии, - М.: 2010. -  455 с.

15. Семенишин Н. Статья «Фуллерены» Новости науки и техники. Наука – 2008. - 125 с.

16. Статья «Углеродные нанотрубки: виды и области применения», сайт «Cleandex», 2009. – 89 с.

17. Харрис, П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века. /П.Харрис - М.: Техносфера, 2003.-336 с.

18. Чурилов Г.Н. Обзор методов получения фуллеренов. Красноярск : 2009. - 77-87 с.

19. Шикунова.О.А. Фуллерены – новая аллотропная форма углерода, / Т.В. Рублева.- Наука – 2009. - 146 с.

20. http://www. Very long carbon nanotubes, Nature 394 (1.11.2014)

21. http://www.neotechproduct.ru/about_fulleren (1.11.2014)

22. http://www.prityki.net/uglerodnye-nanotrubki-2 (1.11.2014)

23. http://www.portalnano.ru/read/prop/pro/part2/c-nanotubes(1.11.2014)

24. http://www.findpatent.ru/patent/248/2483022.html(1.11.2014)

25. http://ru.wikipedia.org/wiki/Углеродные_нанотрубки(1.11.2014)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Типы нанотрубок.

 

 

 

 

Приложение 2

 

 Установка для получение нанотрубок лазерным методом.

 

 

Приложение 3

 

 

Гибридный материал на основе однослослойных углеродных нанотрубок.