Методы синтеза углеродных нанотрубок

В последние годы отмечается быстрый рост научного, промышленного и коммерческого интереса к новому классу материалов, появление которого отразило стремление к миниатюризации в практике построения различных объектов. Эти материалы, обладающие необычной атомно-кристаллической решеткой и демонстрирующие уникальные свойства, в России получили название ультрадисперсных материалов (УДМ), или ультрадисперсных систем (УДС), а в западной литературе - наноструктурных материалов (НСМ). К этому новому классу относят материалы с размером морфологических элементов менее 100 нм. По геометрическим признакам эти элементы можно разделить на нольмерные атомные кластеры и частицы, одно- и двухмерные мультислои, покрытия и ламинарные структуры, трехмерные объемные нанокристаллические и нанофазные материалы. Уменьшение размера зерна металла с 10 микрон до 10 нанометров дает повышение прочности примерно в 30 раз. Добавление нанопорошков к обычным порошкам при прессовании последних приводит к уменьшению температуры прессования, повышению прочности изделий.

---

Если вы хотите получить диплом на заказ в Кемерово то заполняйте форму заказа.

---

. При диффузионной сварке использование между свариваемыми деталями тонкой прослойки нанопорошков соответствующего состава позволяет сваривать разнородные материалы, в том числе некоторые трудно-свариваемые сплавы металла с керамикой, а также снижать температуру диффузионной сварки. В работе будет проведено анализ и рассмотрение основных методик получения углеродных нанотрубок, как с наполнителем, так и полых, которые широко используются в производстве красок и чернил, магнитных материалов.

Одним из наиболее привлекательных направле¬ний использования нанотрубок является микроэлек¬троника. Малые размеры, возможность при синтезе получить необходимую электропроводность, меха¬ническая прочность и химическая стабильность де¬лают нанотрубки весьма желанным материалом для производства рабочих элементов в микроэлектро¬нике. В настоящее время усилия ученых направлены на разработку технологии получения углеродных нанотрубок, заполненных проводящим или сверх¬проводящим материалом. Итогом решения этой проблемы стало бы создание токопроводящих со¬единений, которые позволят перейти к производст¬ву наноэлектронных приборов, размеры которых будут на один или два порядка меньше ныне сущест¬вующих. Единичные нанотрубки можно использо¬вать в качестве тончайших зондов для исследования поверхностей с шероховатостью на нанометровом уровне. В этом случае используется чрезвычайно высокая механическая прочность нанотрубки. Мо¬дуль упругости E вдоль продольной оси нанотрубки составляет примерно 7000 ГПа, тогда как зонды из стали и иридия едва достигают значений E = 200 и 520 ГПа соответственно. Кроме того, однослойные нанотрубки, например, могут упруго удлиняться на 16%. Чтобы наглядно представить такое свойство материала у железной спицы длиной 30 см, она долж¬на удлиниться под нагрузкой на 4,5 см, а после сня¬тия нагрузки вернуться к исходной длине. Зонд из нанотрубки со сверхупругими свойствами при пре¬вышении некоторого усилия будет изгибаться упру¬го, обеспечивая тем самым контакт с поверхностью. Высокие значения модуля упругости углерод¬ных нанотрубок позволяют создать композицион¬ные материалы, обеспечивающие высокую проч¬ность при сверхвысоких упругих деформациях. Из такого материала можно будет сделать сверхлегкие и сверхпрочные ткани для одежды пожарных и кос¬монавтов. Для многих технологических применений при¬влекательна высокая удельная поверхность мате¬риала нанотрубок. В процессе роста образуются случайным образом ориентированные спиралевид¬ные нанотрубки, что приводит к образованию зна¬чительного количества полостей и пустот нанометрового размера. В результате удельная поверхность материала нанотрубок достигает значений около 600 м2/г. Столь высокая удельная поверхность открывает возможно использования материала в фильтрах и других установках химической промышленности.

1. Морохов И.Д., Трусов Л.Д., Лаповок В.И. Физические явления в упьтрадисперсных средах. - М.: Наука, 1984. - 472 с. 2. Gleiter Н. //Nanostruct Mater. - 1992. - V. 1. - № 1. - P. 1. 3. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. - М.: Логос, 2000. - 272 с. 4. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства. - Екатеринбург, 1998. - 200 с. 5. Дзидзигури Э. Д., Левина В.В., Сидорова Е.Н. и др. // Материаловедение. - 2001. - № 9. - С. 4-52. 6. Валиев Р.З., Александров И.В. //Доклады РАН. - 2001. - Т. 380. - № 1. - С. 34-37. 10. Андриевский Р.А., Глезер A.M. //ФММ. - 2000. - Т. 89. - № 1. - С. 91-112. 7. Отработка технологии синтеза углеродных нанотрубок на циркониевой подложке. Мелешевич К.А., Боголепов В.А., Адеев В.М. и др. //Успехи физики. – 2010. Т. 23. – С. 34 – 36. 8. Новые материалы. Колл. авторов. Под научной редакцией Ю.С. Карабасова. – М.: МИСИС - 2002 - 736 с.