Samlingar

Vad är kolnanorör och vad används de till?

Vad är kolnanorör och vad används de till?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kolnanorör är otroliga saker. De kan vara starkare än stål samtidigt som de är tunnare än ett människohår.

De är också mycket stabila, lätta och har otroliga elektriska, termiska och mekaniska egenskaper. Av denna anledning har de potentialen för utveckling av många intressanta framtida material.

De kan också ha nyckeln till att bygga framtidens material och strukturer, såsom rymdhissar.

Här undersöker vi vad de är, hur de görs och vilka applikationer de brukar ha. Detta är inte tänkt att vara en uttömmande guide och är endast avsett att användas som en snabb översikt.

RELATERADE: DETTA KOLNANORÖR KAN KRAFTPRODUKTER GENOM KLÄDER

Vad är kolnanorör och deras egenskaper?

Kolnanorör (förkortat CNT) är, som namnet antyder, små cylindriska strukturer gjorda av kol. Men inte bara något kol, CNT består av upprullade ark av ett enda lager kolmolekyler som kallas grafen.

De brukar komma i två huvudformer (kredit till nanowerk.com):

1. Enväggiga kolnanorör (SWCNT) - Dessa brukar ha en diameter mindre än 1 nm.

2. Multivallade kolnanorör (MWCNT) - Dessa består av flera koncentriskt sammankopplade nanorör och tenderar att ha diametrar som kan nå över 100 nm.

I båda fallen kan CNT ha varierande längder mellan flera mikrometer och centimeter.

Eftersom rören exklusivt är byggda av grafen delar de många av dess intressanta egenskaper. CNT är till exempel bundna med sp2-bindningar - dessa är extremt starka på molekylär nivå.

Kolnanorör har också en tendens att repa ihop via van der Waals-krafter. Detta ger dem hög styrka och låg vikt. De tenderar också att vara mycket elektriskt ledande och värmeledande material.

"Enskilda CNT-väggar kan vara metalliska eller halvledande beroende på gallerets orientering med avseende på röraxeln, som kallas chiralitet."

Kolnanorör har också andra fantastiska termiska och mekaniska egenskaper som gör dem attraktiva för att utveckla nya material.

Till exempel (kredit till nanowerk.com):

  • CNT kan ha mekanisk draghållfasthet 400 gånger det av vanligt stål.

  • De är mycket lätta eftersom deras densitet är en sjättedel av stålets.

  • CNTs värmeledningsförmåga är bättre än för en diamant.

  • Kolnanorör har ett mycket högt bildförhållande som är större än 1000. Med andra ord, i förhållande till deras längd är de extremt tunna.

  • "Deras spetsyta är nära den teoretiska gränsen (ju mindre spetsytan är, desto mer koncentrerat är det elektriska fältet och desto större är fältförbättringsfaktorn).

  • Liksom grafit är de mycket kemiskt stabila och motstår praktiskt taget alla kemiska stötar om de inte utsätts samtidigt för höga temperaturer och syre - en egenskap som gör dem extremt korrosionsbeständiga.

  • Deras ihåliga interiör kan fyllas med olika nanomaterial som separerar och skyddar dem från den omgivande miljön - en egenskap som är extremt användbar för nanomedicinstillämpningar som läkemedelsleverans. "

Vad gör kolnanorör?

Som vi redan har sett har kolnanorör några mycket ovanliga egenskaper. På grund av detta har CNT många intressanta och varierade applikationer.

Faktum är att från och med 2013, enligt Wikipedia via Science Direct, översteg nanorörsproduktionen flera tusen ton per år. Dessa nanorör har många applikationer, inklusive användning i:

  • Energilagringslösningar
  • Enhetsmodellering
  • Sammansatta strukturer
  • Bildelar, inklusive potentiellt i vätgasbränslecellsbilar
  • Båtskrov
  • Sportartiklar
  • Vattenfilter
  • Tunnfilmselektronik
  • Beläggningar
  • Ställdon
  • Elektromagnetisk avskärmning
  • Textilier
  • Biomedicinska applikationer, inklusive vävnadsteknik av ben och muskler, kemisk leverans, biosensorer och mer

Det finns också många lovande områden där kolnanorör kan hjälpa till i andra spännande områden.

Vad är flerväggiga kolnanorör?

Som vi redan har sett är multivallade kolnanorör de nanorör tillverkade av flera koncentriskt sammankopplade nanorör. De brukar ha diametrar som kan nå utöver 100 nm.

De kan nå längre än centimeter och tenderar att ha bildförhållanden som varierar mellan 10 och 10 miljoner.

"De kan särskiljas från enväggiga kolnanorör på grund av deras flerväggiga ryska dockstruktur och styvhet, och bildar kolnanofibrer på grundval av deras olika väggstruktur, mindre ytterdiameter och en ihålig interiör", konstaterar Ákos Kukovecz et al.

Flerväggiga nanorör kan innehålla mellan 6 och 25 eller mer koncentriska väggar.

MWCNT har några utmärkta egenskaper som kan utnyttjas i ett stort antal kommersiella applikationer. Dessa inkluderar (kredit till azonona.com):

  • Elektrisk: MWNT är mycket ledande när de är ordentligt integrerade i en kompositstruktur. Det bör noteras att den yttre väggen ensam leder, de inre väggarna är inte avgörande för ledningsförmågan.

  • Morfologi: MWNT har ett högt bildförhållande, med längder vanligtvis mer än 100 gånger diametern och i vissa fall mycket högre. Deras prestanda och tillämpning baseras inte bara på bildförhållande, utan också på graden av intrassling och rörens rakhet, vilket i sin tur är en funktion av både graden och dimensionen av defekter i rören.

  • Fysisk: Defektfria, individuella, MWNT har utmärkt draghållfasthet och kan integreras i en komposit, såsom en termoplast eller värmehärdade föreningar, avsevärt öka dess hållfasthet.

  • Termisk: MWNT har termisk stabilitet mer än 600 ° Cbaserad på defektnivån och i viss utsträckning på renheten, som en kvarvarande katalysator i produkten också kan katalysera sönderdelning.

  • Kemisk: MWNT är en allotrop av sp2 hybridiserat kol, som liknar grafit och fullerener, och har som sådan hög kemisk stabilitet. Man kan dock funktionalisera nanorören för att förbättra kompositernas styrka och dispergerbarhet.

Hur bildas kolnanorör?

Hittills finns det tre huvudmetoder för att producera kolnanorör.

Dessa är:

1. Bågurladdning

Inom denna process förbränns grafit elektroniskt. CNT bildas i gasfasen, som senare separeras.

Denna process tenderar också att använda en metall såsom järn, kobolt eller nickel som katalysator.

2. Laserablation av grafit

Precis som bågurladdning ovan förbränns grafit, förutom den här gången med användning av en laser. CNT: s form på liknande sätt och separeras också senare.

Denna teknik använder också metallkatalysatorer för att underlätta processen.

3. Plasmafackla

I likhet med de två första metoderna ovan använder processen för att göra en plasmabrännare kolinnehållande gas istället för grafitångor för att skapa kolnanorör.

4. Kemisk ångavsättning (CVD)

CVD är en process som innehåller det största löftet för produktion av CNT. Det möjliggör en mycket större kvantitativ produktionsprocess och är mycket mer kontrollerbar.

Det är också billigare.

Under CVD framställs ett substrat med ett lager av metallkatalysatorpartiklar, oftast nickel, kobolt, järn eller en kombination.

"Nanorör växer vid platserna för metallkatalysatorn. Den kolinnehållande gasen bryts isär på ytan av katalysatorpartikeln, och kolet transporteras till kanterna av partikeln, där det bildar nanoröret", noterar en redigerad volym om kemisk funktionalisering av kolnanomaterial.

Denna process kan vara rent katalytisk eller plasmastödd.

5. Flytande elektrolys

Denna teknik upptäcktes 2015 av George Washington University för att producera MWCNT genom elektrolys av smält karbonat. Grundprocessen liknar den för CVD.


Titta på videon: Hela Sverige Odlar -del 1 Självhushållning hos Paul Teepen (Juni 2022).


Kommentarer:

  1. Leighton

    I haven't heard about such yet

  2. Innis

    Precis vad du behöver. Bra ämne, jag kommer att delta. Tillsammans kan vi komma fram till rätt svar.

  3. Mazragore

    Du har helt rätt. I detta är något jag verkar vara den utmärkta idén. Jag håller med dig.

  4. Taysir

    Something like that doesn't appear

  5. Nikogis

    Vet ni varför?



Skriv ett meddelande