Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Nanorurki węglowe są zbudowanymi z węgla strukturami nadcząsteczkowymi, mającymi postać walców ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Najcieńsze mają średnicę rzędu jednego nanometra, a ich długość może być miliony razy większa. Wykazują niezwykłą wytrzymałość na rozrywanie i unikalne własności elektryczne, oraz są znakomitymi przewodnikami ciepła. Te własności sprawiają że są badane jako obiecujące materiały do zastosowań w nanotechnologii, elektronice, optyce i badaniach materiałowych.
Z punktu widzenia chemii kwantowej, nanorurki zbudowane są wyłącznie z wiązań sp2. Wiązania te są mocniejsze od wiązań sp3 tworzących diament, co pozwala nanorurkom uzyskiwać większą wytrzymałość. Nanorurki samoczynnie zlepiają się w włókna za pomocą oddziaływań Van der Waalsa. Pod dużym ciśnieniem można przekształcić część wiązań sp2 w sp3, tworząc z nich niezwykle wytrzymałe materiały takie jak ADNR.
Typy nanorurek węglowych [edytuj]
- Nanorurki jednowarstwowe (SWNT) – zbudowane z jednej warstwy atomów, zwiniętej w rurkę o średnicy rzędu nanometra. W przeciwieństwie do nanorurek wielowarstwowych wykazują bardzo przydatne własności elektryczne, dzięki czemu są rozważane jako główny kandydat do tworzenia przyszłych układów elektronicznych. Można za ich pomocą konstruować zarówno przewody o minimalnym oporze[1] jak i bramki logiczne.[2] Obecnie ich wytwarzanie jest jednak bardzo skomplikowane i drogie, i przyszłość ich zastosowań zależy głównie od opracowania efektywniejszych metod produkcji.[3]
Obecnie znane są metody uzyskiwania takich nanorurek o długości rzędu centymetrów [4].
- Nanorurki wielowarstwowe (MWNT) - zbudowane z wielu warstw atomów, ułożonych w odstępach podobnie jak w graficie. Ich własności zależą od liczby warstw. Nanorurki dwuwarstwowe (DWNT) są szczególnie interesujące ponieważ zachowują przydatne własności jednowarstwowych, a jednocześnie są od nich znacznie odporniejsze chemicznie. Jest to szczególnie istotne przy modyfikowaniu własności nanorurek przez zrywanie niektórych wiązań pomiędzy atomami węgla – w przypadku DWNT modyfikowana jest wtedy jedynie zewnętrzna warstwa.
- Fuleryty – materiały uzyskiwane przez sprasowanie nanorurek w wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Część nanorurek łączy się wtedy ze sobą za pomocą wiązań sp3. Uzyskany w ten sposób materiał może przewyższać twardością diament, a jednocześnie nie ma struktury krystalicznej i dzięki temu nie jest kruchy.
- Nanotorusy - nanorurki zwinięte w kształt torusa. Nanotorusy są badane ze względu na zaskakujące własności magnetyczne.[5] [6]
Własności [edytuj]
Mechaniczne [edytuj]
Nanorurki są jednymi z najwytrzymalszych i najsztywniejszych znanych materiałów. Wytrzymałość na rozciąganie nanorurek wielowarstwowych sięga 63 GPa.[7] Dla porównania, hartowana stal osiąga wytrzymałość rzędu 1.2 GPa. W połączeniu z niewielką gęstością rzędu 1.3-1.4 g/cm³[8], daje to najlepszy rezultat spośród znanych ludzkości materiałów.
Nanorurki nie są natomiast wytrzymałe na zgniatanie. Z powodu elastyczności i pustej struktury łatwo wyginają się i odkształcają pod wpływem sił ściskających lub zginających.
Kinetyczne [edytuj]
W nanorurkach wielowarstwowych, wewnętrze warstwy mogą ślizgać się prawie bez tarcia wewnątrz zewnętrznych, tworząc idealne atomowe łożyska.[9][10] Własności te wykorzystano do konstrukcji pierwszych prostych molekularnych mechanizmów: nanorotorów[11] i nano-potencjometrów.[12]
Elektryczne [edytuj]
W zależności od ułożenia linii wiązań wzdłuż albo w poprzek nanorurki, nanorurki mogą być dobrymi przewodnikami lub półprzewodnikami. W teorii nanorurki mogą przewodzić prąd o 1000-krotnie większym natężeniu niż przewody metalowe o analogicznej masie.[13]
Termiczne [edytuj]
Wszystkie nanorurki znakomicie przewodzą ciepło wzdłuż swojej struktury (dzięki przewodnictwu balistycznemu), natomiast bardzo słabo przewodzą ciepło w poprzek. Przwiduje się że nanorurki węglowe mogą przewodzić do 6000 W/m•K w temperaturze pokojowej. Dla porównania miedź, uznawana za znakomity przewodnik ciepła przewodzi 385 W/m•K. Nanorurki wytrzymują temperatury do 2800 stopni w próżni i do około 750 stopni w powietrzu.[14]
Zastosowania [edytuj]
Ze względu na swoją wytrzymałość i elastyczność, nanorurki węglowe są dobrymi kandydatami zarówno na elementy planowanych nanomaszyn i metameteriałów jak i do zastosowań w dużej skali.
Konstrukcje [edytuj]
Choć włóka utworzone z nanorurek mogą nie mieć aż tak dobrych parametrów jak pojedyncze nanorurki, wciąż mogą znacznie przewyższać współcześnie używane materiały. [15] Obecnie pierwsze takie materiały zostały już wytworzone. Na Tour de France 2006 Floyd Landis korzystał z roweru którego konstrukcję wzmocniono nanorurkami. Pozwoliło to zmniejszyć masę ramy roweru do jednego kilograma.[16] Materiały tego typu potencjalnie mogą znaleźć wiele zastosowań w przyszłej inżynierii.
W badaniach w 2006 roku znaleziono nanorurki w stali damasceńskiej, co mogłoby tłumaczyć jej legendarną twardość.[17] [18]
Jednym z najbardziej ambitnych projektów jest użycie nanorurek do konstrukcji windy kosmicznej. Wymaga to jednak znacznego postępu zarówno w ilości jak i jakości wytwarzanych materiałów z nanorurek.[19]
Układy elektroniczne [edytuj]
Nanorurki mogą stać się podstawą przyszłych układów elektronicznych. Przy ich pomocy stworzono już tranzystory mogące działać w temperaturze pokojowej i przełączać się przy użyciu pojedynczego elektronu.[20]
Jedną z głównych przeszkód przed budowaniem większych układów był brak technologii do tworzenia nanorurek w wystarczających ilościach. W 2001 roku IBM zademonstrował metodę wytwarzania tranzystorów na masową skalę, w procesie nazwanym "konstruktywną destrukcją".[21] Metoda ta umożliwiła stworzenie układu zawierającego ponad miliard właściwie ułożonych złącz z nanorurek. Niewłaściwe łącza można było usunąć korzystając ze standardowej litografii.[22] W 2004 roku uzyskano pierwszy układ pamięci oparty o nanorurki.[23]
Przypisy [edytuj]
- ↑ Dekker, et al., (1999)
- ↑ Derycke, et al., (2001)
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American; Grudzień 2000
- ↑ Zhu, et al. (2002)
- ↑ Liu et al 2002 Phys. Rev. Lett. 88 217206)
- ↑ Computer Physics Communications 146 (2002), Maria Huhtala, Antti Kuronen, Kimmo Kaski
- ↑ Min-Feng Yu et. al (2000), Strength and Breaking Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load, Science 287, 637-640
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American December 2000, 69
- ↑ http://dx.doi.org/10.1126/science.289.5479.505e
- ↑ John Curnings et al. (2000), Low-Friction Nanoscale Linear Bearing Realized from Multiwall Carbon Nanotubes, Science 289, 602-604
- ↑ A. M. Fennimore et al. (2003), Rotational actuators based on carbon nanotubes, Nature 424, 408-410
- ↑ John Curnings et.al. (2004), Localization and Nonlinear Resistance in Telescopically Extended Nanotubes, Physical Review Letters 93
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American December 2000, 68
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American December 2000, 69
- ↑ Zhang et al. Science (2005), 309(5738), 1215. and Dalton et al. Nature (2003), 423(6941), 703.
- ↑ http://news.com.com/Carbon+nanotubes+enter+Tour+de+France/2100-11395_3-6091347.html?tag=fd_carsl Visited 10-15-2006
- ↑ http://news.nationalgeographic.com/news/2006/11/061116-nanotech-swords.html
- ↑ Secret's out for Saracen sabres
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics, Scientific American (2000)
- ↑ Dekker, Postma et al (2001), Carbon Nanotube Single-Electron Transistors at Room Temperature - Science 293.5527 (July 6, 2001)
- ↑ Avouris, Arnold, Collins Engineering Carbon Nanotubes and Nanotube Circuits Using Electrical Breakdown - Science 292.5517 (April 27, 2001):706-9
- ↑ Kalaugher Scalable Interconnection and Integration of Nanowire Devices Without Registration Nano Letters 4.5 (2004):915-19
- ↑ Tesng et alMonolithic Integration of Carbon Nanotube Devices with Silicon MOS Technology Nano Letters 4.1 (2004):123-127
BW Bewise Inc.
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Tapered end mills、diamond tool ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
留言列表
