ኢነርጂ በሰው ልጅ ሕይወት ውስጥ ትልቅ ሚና የሚጫወት ጠቃሚ ኢንዱስትሪ ነው። የሀገሪቱ የኢነርጂ ሁኔታ በዚህ መስክ ውስጥ ባሉ ብዙ ሳይንቲስቶች ሥራ ላይ የተመሰረተ ነው. ዛሬ አማራጭ የኃይል ምንጮችን ይፈልጋሉ. ለእነዚህ አላማዎች, ማንኛውንም ነገር ለመጠቀም ዝግጁ ናቸው, ከፀሀይ ብርሀን እና ከውሃ ጀምሮ, በአየር ጉልበት ያበቃል. ከአካባቢው ሃይል ማመንጨት የሚችሉ መሳሪያዎች ከፍተኛ ዋጋ ተሰጥቷቸዋል።
አጠቃላይ መረጃ
የካርቦን ናኖቱብስ ሲሊንደራዊ ቅርጽ ያላቸው የተዘረጉ ጥቅልል ግራፋይት አውሮፕላኖች ናቸው። እንደ አንድ ደንብ, ውፍረታቸው በበርካታ ሴንቲሜትር ርዝማኔ ወደ ብዙ አስር ናኖሜትር ይደርሳል. በናኖቱብስ መጨረሻ ላይ ሉል ጭንቅላት ይፈጠራል ይህም ከፉሉሬኔ ክፍሎች አንዱ ነው።
ሁለት አይነት የካርቦን ናኖቱብስ አሉ-ብረት እና ሴሚኮንዳክተር። የእነሱ ዋና ልዩነት የአሁኑን ተለዋዋጭነት ነው. የመጀመሪያው ዓይነት ከ 0ºС ጋር እኩል በሆነ የሙቀት መጠን የአሁኑን ማካሄድ ይችላል ፣ እና ሁለተኛው - ከፍ ባለ የሙቀት መጠን ብቻ።
ካርቦን ናኖቱብስ፡ ንብረቶች
ብዙእንደ ተግባራዊ ኬሚስትሪ ወይም ናኖቴክኖሎጂ ያሉ ዘመናዊ አካባቢዎች የካርበን ፍሬም መዋቅር ካላቸው ናኖቱብስ ጋር የተቆራኙ ናቸው። ምንድን ነው? ይህ መዋቅር በካርቦን አተሞች ብቻ የተገናኙ ትላልቅ ሞለኪውሎችን ይመለከታል። ንብረታቸው በተዘጋ ቅርፊት ላይ የተመሰረቱ ካርቦን ናኖቱብስ ከፍተኛ ዋጋ አላቸው። በተጨማሪም እነዚህ ቅርጾች ሲሊንደራዊ ቅርጽ አላቸው. እንደነዚህ ያሉት ቱቦዎች በግራፍ ወረቀት ላይ በማጠፍ ሊገኙ ይችላሉ, ወይም ከተወሰነ ቀስቃሽ ያድጋሉ. ከታች የቀረቡት ካርቦን ናኖቱብስ ፎቶግራፎች ያልተለመደ መዋቅር አላቸው።
የተለያዩ ቅርጾች እና መጠኖች ይመጣሉ፡ ነጠላ-ተደራቢ እና ባለ ብዙ ሽፋን፣ ቀጥ ያለ እና ሳይንሱስ። ምንም እንኳን naotubes በጣም ደካማ ቢመስሉም, ጠንካራ እቃዎች ናቸው. በብዙ ጥናቶች ምክንያት እንደ መወጠር እና መታጠፍ ያሉ ባህሪያት እንዳላቸው ታውቋል. በከባድ የሜካኒካል ሸክሞች እርምጃ ንጥረ ነገሮቹ አይቀደዱም ወይም አይሰበሩም ማለትም ከተለያዩ ቮልቴጅ ጋር መላመድ ይችላሉ።
መርዛማነት
በበርካታ ጥናቶች የካርቦን ናኖቱብስ ልክ እንደ አስቤስቶስ ፋይበር ችግር ማለትም የተለያዩ አደገኛ ዕጢዎች ይከሰታሉ እንዲሁም የሳንባ ካንሰር እንደሚያስከትል ለማወቅ ተችሏል። የአስቤስቶስ አሉታዊ ተጽእኖ መጠን በቃጫዎቹ አይነት እና ውፍረት ላይ የተመሰረተ ነው. የካርቦን ናቶብሎች ክብደታቸው እና መጠናቸው አነስተኛ በመሆናቸው በቀላሉ አየር ይዘው ወደ ሰው አካል ይገባሉ። በተጨማሪም, ወደ ፕሌዩራ ውስጥ ይገባሉ እና ወደ ደረቱ ውስጥ ይገባሉ, እና ከጊዜ በኋላየተለያዩ ችግሮችን ያስከትላሉ. የሳይንስ ሊቃውንት አንድ ሙከራ ያደረጉ ሲሆን በአይጦች ምግብ ላይ የናኖቱብስ ቅንጣቶችን ጨመሩ። ትናንሽ ዲያሜትር ያላቸው ምርቶች በሰውነት ውስጥ አይዘገዩም, ነገር ግን ትላልቅ የሆኑት በሆድ ግድግዳዎች ላይ ተቆፍረዋል እና የተለያዩ በሽታዎችን ያመጣሉ.
የማግኘት ዘዴዎች
ዛሬ፣ የካርቦን ናቶብስ ለማግኘት የሚከተሉት ዘዴዎች አሉ፡ አርክ ክፍያ፣ ማስወገጃ፣ የእንፋሎት ማስቀመጫ።
የኤሌክትሪክ ቅስት መፍሰስ። ማግኘት (ካርቦን nanotubes በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ተገልጿል) የኤሌክትሪክ ክፍያ ፕላዝማ ውስጥ, ሂሊየም አጠቃቀም ጋር ያቃጥለዋል. እንዲህ ዓይነቱ ሂደት ፉልሬን ለማምረት ልዩ ቴክኒካል መሳሪያዎችን በመጠቀም ሊከናወን ይችላል. ነገር ግን በዚህ ዘዴ, ሌሎች የአርክ ማቃጠል ዘዴዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ. ለምሳሌ, የአሁኑ እፍጋት ይቀንሳል, እና ግዙፍ ውፍረት ያላቸው ካቶዶችም ጥቅም ላይ ይውላሉ. የሂሊየም ከባቢ አየር ለመፍጠር የዚህን የኬሚካል ንጥረ ነገር ግፊት መጨመር አስፈላጊ ነው. ካርቦን ናኖቱብስ የሚገኘው በመርጨት ነው። ቁጥራቸውን ለመጨመር በግራፍ ዘንግ ውስጥ ቀስቃሽ ማስተዋወቅ አስፈላጊ ነው. ብዙውን ጊዜ የተለያዩ የብረት ቡድኖች ድብልቅ ነው. በተጨማሪም, የግፊት እና የመርጨት ዘዴ ለውጥ አለ. ስለዚህ, የካርቦን ናኖቶብሎች የሚፈጠሩበት የካቶዲክ ክምችት ተገኝቷል. የተጠናቀቁ ምርቶች ወደ ካቶድ ቀጥ ብለው ያድጋሉ እና በጥቅል ውስጥ ይሰበሰባሉ. 40 µm ርዝመት አላቸው።
ማስወገድ። ይህ ዘዴ በሪቻርድ ስሞሌይ የተፈጠረ ነው። ዋናው ነገር በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በሚሰራ ሬአክተር ውስጥ የተለያዩ ግራፋይት ንጣፎችን መትነን ነው። የካርቦን ናኖቱብስ የተፈጠሩት ከታች ባለው የግራፋይት ትነት ምክንያት ነው።የሪአክተሩ ክፍሎች።
ቀዘቀዙ እና የሚሰበሰቡት የማቀዝቀዣ ወለል በመጠቀም ነው። በመጀመሪያው ሁኔታ የንጥረ ነገሮች ብዛት ከ 60% ጋር እኩል ከሆነ, በዚህ ዘዴ አሃዙ በ 10% ጨምሯል. የሌዘር ማስወገጃ ዘዴ ዋጋ ከሌሎቹ ሁሉ የበለጠ ውድ ነው. እንደ ደንቡ ነጠላ ግድግዳ ያላቸው ናኖቡብ የሚገኘው የምላሽ ሙቀትን በመቀየር ነው።
ተቀማጭ ከጋዝ ደረጃ። የካርበን ትነት ማስቀመጫ ዘዴ በ 50 ዎቹ መገባደጃ ላይ ተፈጠረ። ነገር ግን ካርቦን ናኖቱብስ በእሱ አማካኝነት ሊገኝ እንደሚችል ማንም አላሰበም. ስለዚህ, መጀመሪያ ላይ ወለሉን በካታላይት ማዘጋጀት ያስፈልግዎታል. የተለያዩ ብረቶች ትናንሽ ቅንጣቶች, ለምሳሌ, ኮባልት, ኒኬል እና ሌሎች ብዙ, እንደ እሱ ሊያገለግሉ ይችላሉ. ናኖቱብስ ከአነቃቂው አልጋ ላይ መውጣት ይጀምራል. ውፍረታቸው በቀጥታ በካታላይዝ ብረት መጠን ይወሰናል. ወለሉ ከፍተኛ ሙቀት አለው, ከዚያም ካርቦን የያዘ ጋዝ ይቀርባል. ከነሱ መካከል ሚቴን, አሴቲሊን, ኤታኖል, ወዘተ አሞኒያ እንደ ተጨማሪ የቴክኒክ ጋዝ ያገለግላል. ይህ ናኖቶብስ የማግኘት ዘዴ በጣም የተለመደ ነው. ሂደቱ ራሱ በተለያዩ የኢንዱስትሪ ኢንተርፕራይዞች ውስጥ ይካሄዳል, በዚህም ምክንያት ብዙ ቁጥር ያላቸው ቱቦዎችን ለመሥራት አነስተኛ የገንዘብ ሀብቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ. የዚህ ዘዴ ሌላው ጠቀሜታ እንደ ማነቃቂያ ሆኖ የሚያገለግል ማንኛውም የብረት ቅንጣቶች ቀጥ ያሉ ንጥረ ነገሮች ሊገኙ ይችላሉ. ማግኘት (ካርቦን ናኖቱብስ ከየአቅጣጫው ተገልጿል) በሱሚ ኢጂማ ምርምር ምስጋና ይግባውናበአጉሊ መነጽር የታዩት በካርቦን ውህደት ምክንያት ነው።
ዋና ዝርያዎች
የካርቦን ንጥረ ነገሮች በንብርብሮች ብዛት ይከፋፈላሉ። በጣም ቀላሉ ዓይነት ነጠላ-ግድግዳ የካርቦን ናኖቶብስ ነው. እያንዳንዳቸው 1 nm ያህል ውፍረት አላቸው, እና ርዝመታቸው በጣም ረጅም ሊሆን ይችላል. አወቃቀሩን ከግምት ውስጥ ካስገባን, ምርቱ ግራፋይትን ከሄክሳጎን ፍርግርግ ጋር መጠቅለል ይመስላል. በላዩ ላይ የካርቦን አቶሞች አሉ። ስለዚህም ቱቦው ምንም ዓይነት ስፌት የሌለበት የሲሊንደር ቅርጽ አለው. የመሳሪያዎቹ የላይኛው ክፍል የሙሉ ሞለኪውሎችን ባካተቱ ሽፋኖች ተዘግቷል።
የሚቀጥለው እይታ ባለብዙ ሽፋን ካርቦን ናኖቱብስ ነው። ወደ ሲሊንደር ቅርጽ የተጣበቁ በርካታ የግራፍ ንብርብሮችን ያካተቱ ናቸው. በመካከላቸው የ 0.34 nm ርቀት ይጠበቃል. የዚህ ዓይነቱ መዋቅር በሁለት መንገዶች ይገለጻል. እንደ መጀመሪያው መሠረት, ባለ ብዙ ሽፋን ቱቦዎች እርስ በርስ የተገጣጠሙ በርካታ ነጠላ-ንብርብር ቱቦዎች ናቸው, ይህም እንደ ጎጆ አሻንጉሊት ይመስላል. በሁለተኛው መሠረት፣ ባለ ብዙ ሽፋን ናኖቱብስ በራሱ ዙሪያ ብዙ ጊዜ የሚታጠፍ ግራፋይት ሉህ ሲሆን ይህም የታጠፈ ጋዜጣ ይመስላል።
ካርቦን ናኖቱብስ፡ አፕሊኬሽኖች
ኤለመንቶች ፍጹም አዲስ የናኖሜትሪዎች ክፍል ተወካይ ናቸው።
ቀደም ሲል እንደተገለፀው የፍሬም መዋቅር አላቸው ይህም በባህሪያቸው ከግራፋይት ወይም አልማዝ ይለያያል። ለዚህም ነው ከሌሎቹ ቁሳቁሶች በበለጠ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት።
በባህሪያቱ እንደ ጥንካሬ፣ታጠፈ፣አስተዋይነት በብዙ መስኮች ጥቅም ላይ ይውላል፡
- እንደ ፖሊመሮች ተጨማሪዎች፤
- ለመብራት መሳሪያዎች፣እንዲሁም በቴሌኮሙኒኬሽን ኔትወርኮች ውስጥ ያሉ ጠፍጣፋ ፓነል ማሳያዎች እና ቀፎዎች፤
- እንደ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ መምጠጫ፤
- ለኃይል ለውጥ፤
- አኖዶችን በተለያዩ አይነት ባትሪዎች ማምረት፤
- የሃይድሮጂን ማከማቻ፤
- የመዳሰሻዎች እና አቅም ሰጪዎች ማምረት፤
- የስብስብ ማምረት እና መዋቅሮቻቸውን እና ንብረቶቻቸውን ማጠናከር።
ለበርካታ አመታት፣ የካርቦን ናኖቱብስ፣ አፕሊኬሽኑ በአንድ ኢንዱስትሪ ብቻ ያልተገደበ፣ በሳይንሳዊ ምርምር ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል። በትላልቅ ምርቶች ላይ ችግሮች ስላሉት እንዲህ ዓይነቱ ቁሳቁስ በገበያ ውስጥ ደካማ ቦታ አለው. ሌላው አስፈላጊ ነጥብ የካርቦን ናኖቱብስ ዋጋ ከፍተኛ ነው፣ ይህ በእንዲህ ዓይነቱ ንጥረ ነገር በአንድ ግራም 120 ዶላር ገደማ ይሆናል።
ብዙ የስፖርት እቃዎችን ለማምረት የሚያገለግሉትን ብዙ ውህዶች ለማምረት እንደ መሰረታዊ አካል ያገለግላሉ። ሌላው ኢንዱስትሪ የአውቶሞቲቭ ኢንዱስትሪ ነው። በዚህ አካባቢ ያለው የካርቦን ናኖቱብስ ተግባራዊነት ፖሊመሮችን የመምራት ባህሪ ወደመስጠት ቀንሷል።
የናኖቱብስ የሙቀት መጠን ከፍ ያለ በመሆኑ ለተለያዩ ግዙፍ መሳሪያዎች እንደ ማቀዝቀዣ ሊያገለግሉ ይችላሉ። እንዲሁም ከመመርመሪያ ቱቦዎች ጋር የተጣበቁ ምክሮችን ለመስራት ያገለግላሉ።
በጣም አስፈላጊው የመተግበሪያ ቦታ የኮምፒውተር ቴክኖሎጂ ነው። ለ nanotubes ምስጋና ይግባውና በተለይም ጠፍጣፋ ማሳያዎች ተፈጥረዋል። በከፍተኛ ሁኔታ ለመቀነስ ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉየኮምፒዩተሩ አጠቃላይ ልኬቶች, እንዲሁም የቴክኒካዊ አፈፃፀሙን ይጨምራሉ. የተጠናቀቀው መሣሪያ ከአሁኑ ቴክኖሎጂዎች ብዙ እጥፍ ይበልጣል. በእነዚህ ጥናቶች ላይ በመመስረት ከፍተኛ-ቮልቴጅ ኪኔስኮፖች ሊፈጠሩ ይችላሉ።
በጊዜ ሂደት ቱቦዎች ለኤሌክትሮኒክስ ብቻ ሳይሆን ለህክምና እና ኢነርጂ ዘርፎችም ጥቅም ላይ ይውላሉ።
ምርት
የካርቦን ቱቦዎች፣ ምርታቸው በሁለቱ ዓይነቶች መካከል የተከፋፈለው ባልተመጣጠነ ሁኔታ ይሰራጫል።
ስለዚህ MWNTs ከኤስደብልዩኤንቲዎች ብዙ ይበልጣል። ሁለተኛው ዓይነት በአስቸኳይ አስፈላጊ ከሆነ ይከናወናል. የተለያዩ ኩባንያዎች የካርቦን ናኖቶብስን በየጊዜው እያመረቱ ነው። ነገር ግን ዋጋቸው በጣም ከፍተኛ ስለሆነ በተግባራዊ ሁኔታ ተፈላጊ አይደሉም።
የምርት መሪዎች
ዛሬ በካርቦን ናኖቱብስ ምርት ውስጥ ግንባር ቀደም ቦታው በእስያ ሀገራት የተያዙ ሲሆን የማምረት አቅማቸው ከሌሎች የአውሮፓ እና አሜሪካ ሀገራት በ3 እጥፍ ይበልጣል። በተለይም ጃፓን MWNT በማምረት ላይ ትገኛለች። ነገር ግን እንደ ኮሪያ እና ቻይና ያሉ ሌሎች አገሮች በዚህ አመልካች ያነሱ አይደሉም።
ምርት በሩሲያ
የካርቦን ናኖቱብስ ምርት በአገር ውስጥ ምርት ከሌሎች አገሮች በጣም ኋላ ቀር ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ, ሁሉም በዚህ አካባቢ በምርምር ጥራት ላይ የተመሰረተ ነው. በሀገሪቱ ውስጥ የሳይንስ እና የቴክኖሎጂ ማዕከላትን ለመፍጠር በቂ የገንዘብ ምንጮችን አይመድብም. ብዙ ሰዎች በኢንዱስትሪ ውስጥ እንዴት ጥቅም ላይ እንደሚውሉ ስለማያውቁ በናኖቴክኖሎጂ መስክ እድገትን አይቀበሉም። ስለዚህ የኢኮኖሚው ሽግግርአዲሱ መንገድ በጣም ከባድ ነው።
በመሆኑም የሩሲያው ፕሬዝዳንት የካርበን ንጥረ ነገሮችን ጨምሮ የተለያዩ የናኖቴክኖሎጂ ዘርፎች እድገትን የሚያመለክት አዋጅ አውጥተዋል። ለእነዚህ አላማዎች የራሳችንን ቴክኖሎጂዎች ለማልማት እና ለማምረት የሚያስችል ልዩ ፕሮግራም ተፈጠረ።
ሁሉንም የትእዛዙን ነጥቦች ለማሟላት የሮስናኖቴክ ኩባንያ ተፈጠረ። ለሥራው ከፍተኛ መጠን ከክልሉ በጀት ተመድቧል። የካርቦን ናቶብስን ወደ ኢንዱስትሪው ዘርፍ የማደግ፣ የማምረት እና የማስተዋወቅ ሂደትን መቆጣጠር ያለባት እሷ ነች። የተመደበው ገንዘብ ለተለያዩ የምርምር ተቋማት እና ላቦራቶሪዎች መፈጠር የሚውል ሲሆን፥ የሀገር ውስጥ ሳይንቲስቶችን ነባር ስኬቶችንም ያጠናክራል። እንዲሁም እነዚህ ገንዘቦች የካርቦን ናኖቶብስን ለማምረት ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን መሳሪያዎች ለመግዛት ይጠቅማሉ. ይህ ቁሳቁስ ብዙ በሽታዎችን ስለሚያመጣ የሰውን ጤና የሚከላከሉ መሳሪያዎችን መንከባከብ ተገቢ ነው ።
ቀደም ሲል እንደተገለጸው፣ ችግሩ ሁሉ ገንዘብ መሰብሰብ ነው። አብዛኞቹ ባለሀብቶች በተለይ ለረጅም ጊዜ በምርምር እና በልማት ላይ ኢንቨስት ማድረግ አይፈልጉም። ሁሉም ነጋዴዎች ትርፍ ማየት ይፈልጋሉ, ነገር ግን nanodevelopment ዓመታት ሊወስድ ይችላል. የአነስተኛ እና መካከለኛ የንግድ ድርጅቶች ተወካዮችን የሚከለክለው ይህ ነው። በተጨማሪም ያለመንግስት ኢንቬስትመንት የናኖ ማቴሪያሎችን ምርት ሙሉ በሙሉ ማስጀመር አይቻልም።
ሌላ ችግርበተለያዩ የሥራ ደረጃዎች መካከል መካከለኛ ግንኙነት ስለሌለ የሕግ ማዕቀፍ አለመኖር ነው። ስለዚህ የካርቦን ናኖቡብ ምርቶች በሩሲያ ውስጥ የማይፈለጉት የፋይናንስ ብቻ ሳይሆን የአዕምሮ ኢንቨስትመንቶችንም ይጠይቃሉ. እስካሁን ድረስ የሩስያ ፌዴሬሽን በናኖቴክኖሎጂ ልማት ውስጥ ግንባር ቀደም ከሆኑ የእስያ አገሮች ርቆ ይገኛል።
ዛሬ በዚህ ኢንዱስትሪ ውስጥ እድገቶች በሞስኮ, ታምቦቭ, ሴንት ፒተርስበርግ, ኖቮሲቢርስክ እና ካዛን በሚገኙ የተለያዩ ዩኒቨርሲቲዎች የኬሚካል ክፍሎች ውስጥ ይከናወናሉ. የካርቦን ናኖቱብስ ግንባር ቀደም አምራቾች የግራናት ኩባንያ እና በTambov የሚገኘው የኮምሶሞሌት ፋብሪካ ናቸው።
ጥሩ እና መጥፎ ጎኖች
ከጥቅሞቹ መካከል የካርቦን ናቶብስ ልዩ ባህሪያት ይገኙበታል። በሜካኒካዊ ተጽእኖዎች ተጽእኖ ስር የማይወድቅ ዘላቂ ቁሳቁስ ናቸው. በተጨማሪም, ለማጠፍ እና ለመለጠጥ በደንብ ይሠራሉ. ይህ ሊሆን የቻለው በተዘጋው ክፈፍ መዋቅር ነው. የእነሱ መተግበሪያ በአንድ ኢንዱስትሪ ብቻ የተገደበ አይደለም. ቱቦዎቹ በአውቶሞቲቭ፣ በኤሌክትሮኒክስ፣ በመድሃኒት እና በሃይል ያገለግላሉ።
ትልቅ ጉዳት በሰው ጤና ላይ የሚኖረው አሉታዊ ተፅእኖ ነው።
የናኖቱብስ ቅንጣቶች ወደ ሰው አካል ውስጥ በመግባት አደገኛ ዕጢዎች እና ካንሰር እንዲፈጠሩ ምክንያት ይሆናሉ።
አስፈላጊው ጎን የዚህ ኢንዱስትሪ ፋይናንስ ነው። ብዙ ሰዎች በሳይንስ ውስጥ ኢንቨስት ማድረግ አይፈልጉም, ምክንያቱም ትርፍ ለማግኘት ረጅም ጊዜ ይወስዳል. እና ያለ የምርምር ላቦራቶሪዎች ተግባር, የናኖቴክኖሎጂ እድገትየማይቻል።
ማጠቃለያ
ካርቦን ናኖቱብስ በፈጠራ ቴክኖሎጂዎች ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታሉ። ብዙ ባለሙያዎች በሚቀጥሉት ዓመታት የዚህን ኢንዱስትሪ እድገት ይተነብያሉ. የማምረት ችሎታዎች ከፍተኛ ጭማሪ ይኖራቸዋል, ይህም የሸቀጦች ዋጋ እንዲቀንስ ያደርጋል. ዋጋው እየቀነሰ ሲሄድ ቱቦዎች በጣም ተፈላጊ ይሆናሉ እና ለብዙ መሳሪያዎች እና መሳሪያዎች የማይፈለግ ቁሳቁስ ይሆናሉ።
ስለዚህ እነዚህ ምርቶች ምን እንደሆኑ አግኝተናል።
