Нэг ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойн полимерт үзүүлэх нөлөөллийн механизм. Өөрчлөгдсөн нүүрстөрөгчийн нано хоолойны цахилгаан физик шинж чанар. Нүүрстөрөгчийн нано хоолой: хэрэглээ

· Хэрэглээ · Хорт нөлөө · Холбоотой нийтлэл · Сэтгэгдэл · Тайлбар · Уран зохиол · Албан ёсны вэбсайт ·

Нүүрстөрөгчийн янз бүрийн өөрчлөлтийн бүтцийн схемүүд
а: алмаз, б: бал чулуу, в: лонсдалэйт
г: фуллерен - buckyball C 60, д: фуллерен C 540, е: фуллерен C 70
g: аморф нүүрстөрөгч, h: нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Илүү дэлгэрэнгүй: Нүүрстөрөгчийн аллотропи

Кристал нүүрстөрөгч

• алмаз
• Графен
• бал чулуу
• Карбин
• лонсдейт
• Нано алмаз
• Фуллерен
• Фуллерит
• Нүүрстөрөгчийн эслэг
• Нүүрстөрөгчийн нано шилэн
• Нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Аморф нүүрстөрөгч

• Идэвхжүүлсэн нүүрс
• Нүүрс
• Чулуужсан нүүрс: антрацит гэх мэт.
• Нүүрсний кокс, нефтийн кокс гэх мэт.
• Шилэн нүүрстөрөгч
• Нүүрстөрөгчийн хар
• Нүүрстөрөгчийн нано хөөс

Практикт ихэвчлэн дээр дурдсан аморф хэлбэрүүд байдаг химийн нэгдлүүднүүрстөрөгчийн цэвэр аллотроп хэлбэрээс илүү их нүүрстөрөгчтэй.

Кластер хэлбэрүүд

• Астраличууд
• Дикарбон
• Нүүрстөрөгчийн наноконууд

Бүтэц

Нүүрстөрөгчийн атомын электрон орбиталууд нь түүний электрон орбиталуудын эрлийзжилтийн зэргээс хамааран өөр өөр геометртэй байж болно. Нүүрстөрөгчийн атомын гурван үндсэн геометр байдаг.

• тетраэдр, нэг s- ба гурван p-электроныг холих замаар үүссэн (sp 3 эрлийз). Нүүрстөрөгчийн атом нь тетраэдрийн төвд байрладаг бөгөөд тетраэдрийн оройн хэсэгт нүүрстөрөгч эсвэл бусад атомуудтай дөрвөн эквивалент холбоогоор холбогддог. Нүүрстөрөгчийн аллотропийн өөрчлөлт алмаз ба лонсдалейт нь нүүрстөрөгчийн атомын энэ геометртэй тохирч байна. Нүүрстөрөгч нь ийм эрлийзжилтийг жишээ нь метан болон бусад нүүрсустөрөгчид харуулдаг.
• нэг s- ба хоёр p-электрон орбитал (sp 2 эрлийз) холих замаар үүссэн тригональ. Нүүрстөрөгчийн атом нь бие биенээсээ 120 ° өнцгөөр нэг хавтгайд байрладаг гурван эквивалент холбоотой. Эрлийзжихэд оролцдоггүй, -бондын хавтгайд перпендикуляр байрладаг p-орбитал нь бусад атомуудтай -бонд үүсгэхэд ашиглагддаг. Энэхүү нүүрстөрөгчийн геометр нь бал чулуу, фенол гэх мэт шинж чанартай байдаг.
• дигональ, нэг s- ба нэг p-электроныг холих замаар үүсдэг (sp-гибридизаци). Үүнээс гадна хоёр электрон үүл нь нэг чиглэлд сунасан бөгөөд тэгш бус дамббелл шиг харагддаг. Нөгөө хоёр p электрон нь -бонд үүсгэдэг. Ийм атомын геометртэй нүүрстөрөгч нь тусгай аллотропийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг - Карбин.

2010 онд Ноттингемийн их сургуулийн судлаач Стивен Лиддл болон түүний хамтрагчид дөрвөн нүүрстөрөгчийн атомын холбоо нэг хавтгайд байрлах нэгдэл (мономер дилитио метандий) олж авсан. Пол фон Шлейер уг бодисын хувьд "хавтгай нүүрстөрөгч"-ийн магадлалыг урьдчилан таамаглаж байсан боловч нийлэгжүүлээгүй байна.

Графит ба алмаз

Нүүрстөрөгчийн гол бөгөөд сайн судлагдсан аллотропик өөрчлөлтүүд нь алмаз ба бал чулуу юм. Ердийн нөхцөлд зөвхөн бал чулуу нь термодинамикийн хувьд тогтвортой байдаг бол алмаз болон бусад хэлбэрүүд метаставтай байдаг. At атмосферийн даралтба 1200 К-ээс дээш температурт алмаз 2100 К-ээс дээш графит болж хувирч эхэлдэг, өөрчлөлт нь секундын дотор явагддаг. H 0 шилжилт - 1.898 кЖ / моль. Хэвийн даралттай үед нүүрстөрөгч нь 3780 К-т сублимат болдог. Шингэн нүүрстөрөгч нь зөвхөн тодорхой гадаад даралтад л байдаг. Гурвалсан цэг: бал чулуу-шингэн-уур T = 4130 К, r= 10.7 МПа. Бал чулууг алмаз руу шууд шилжүүлэх нь 3000 К, 11-12 ГПа даралттай байдаг.

60 ГПа-аас дээш даралттай үед металл дамжуулах чадвартай маш нягт өөрчлөлт C III (нягтрал нь алмазын нягтаас 15-20% илүү) үүсдэг гэж үздэг. Өндөр даралттай, харьцангуй бага температур(ойролцоогоор 1200 К) өндөр баримжаатай бал чулуунаас вуртцит төрлийн болор тортой нүүрстөрөгчийн зургаан өнцөгт өөрчлөлт үүсдэг - лонсдалейт (a = 0.252 нм, в = 0.412 нм, сансрын бүлэг). P6 3 /ммк), нягт нь 3.51 г / см, өөрөөр хэлбэл алмаазтай ижил байна. Лонсдалейт нь солируудад ч байдаг.

Хэт тархсан алмаз (нано алмаз)

1980-аад онд ЗСБНХУ-д нүүрстөрөгч агуулсан материалыг динамик ачаалах нөхцөлд хэт нарийн алмаз (UDD) гэж нэрлэгддэг алмаазтай төстэй бүтэц үүсч болохыг тогтоожээ. Өнөөдөр "нано алмаз" гэсэн нэр томъёо улам бүр хэрэглэгдэж байна. Ийм материал дахь ширхэгийн хэмжээ хэдхэн нанометр байдаг. UDD үүсэх нөхцөл нь их хэмжээний сөрөг хүчилтөрөгчийн тэнцвэртэй тэсрэх бодис, жишээлбэл, TNT-ийн гексогентэй холилдсон хольцыг дэлбэлэх явцад хэрэгжиж болно. Ийм нөхцөл байдал нь нүүрстөрөгч агуулсан материал (органик бодис, хүлэр, нүүрс гэх мэт) байх үед дэлхийн гадаргуу дээр селестиел биетүүдийн нөлөөллийн үед ч тохиолдож болно. Ийнхүү Тунгускийн солир унасан хэсэгт ойн ёроолоос UDA илэрсэн байна.

Карбин

Молекулуудын гинжин бүтэцтэй зургаан өнцөгт системийн нүүрстөрөгчийн талст өөрчлөлтийг Карбин гэж нэрлэдэг. Гинж нь полиен бүтэцтэй (-CC-) эсвэл поликумулен бүтэцтэй (=C=C=). Карбины хэд хэдэн хэлбэрийг мэддэг бөгөөд тэдгээр нь нэгж эсийн атомын тоо, эсийн хэмжээ, нягтрал (2.68-3.30 г/см) зэргээрээ ялгаатай байдаг. Карбин нь байгальд хаоитын ашигт малтмалын (цагаан судлууд ба графит дахь нэгдлүүд) хэлбэрээр үүсдэг бөгөөд зохиомлоор - ацетиленийг исэлдүүлэх дегидрополиконденсаци, графит дээр лазерын цацрагийн үйлчлэлээр, нүүрсустөрөгч эсвэл бага температурт сийвэн дэх CCl 4-ээс гаргаж авдаг.

Карбин нь нарийн талст хар нунтаг (нягтрал 1.9-2 г/см) бөгөөд хагас дамжуулагч шинж чанартай. Бие биедээ параллель байрлуулсан нүүрстөрөгчийн атомын урт гинжээс хиймэл нөхцөлд олж авсан.

Карбин бол нүүрстөрөгчийн шугаман полимер юм. Карбины молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд гинжин хэлхээнд ээлжлэн гурвалсан ба дан холбоо (полиен бүтэц) эсвэл давхар бондоор (поликумулен бүтэц) байнга холбогддог. Энэ бодисыг анх 60-аад оны эхээр ЗХУ-ын химич В.В.Сладков, В.И. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн Органик элементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнд. Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрлийн нөлөөн дор түүний дамжуулалт ихээхэн нэмэгддэг. Эхнийх нь энэ өмч дээр суурилдаг практик хэрэглээ- фотоэлелүүдэд.

Фуллерен ба нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Нүүрстөрөгчийг C 60, C 70, C 80, C 90, C 100 болон бусад (Фуллерен) бөөгнөрөл хэлбэрээр нэрлэдэг бөгөөд үүнээс гадна графен, нано хоолой болон нарийн төвөгтэй бүтэц- астралчууд.

Аморф нүүрстөрөгч (бүтэц)

Аморф нүүрстөрөгчийн бүтэц нь нэг талст (үргэлж хольц агуулсан) бал чулууны эмх замбараагүй бүтэц дээр суурилдаг. Эдгээр нь кокс, хүрэн, хар нүүрс, нүүрстөрөгчийн хар, хөө тортог, идэвхжүүлсэн нүүрс юм.

Графен

Илүү дэлгэрэнгүй: Графен

Графен нь нэг атомын зузаантай нүүрстөрөгчийн атомуудын давхаргаас үүссэн нүүрстөрөгчийн хоёр хэмжээст аллотропик өөрчлөлт бөгөөд sp бондоор зургаан өнцөгт хоёр хэмжээст болор торонд холбогдсон.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой - маргааш шинэлэг технологи. Нанотубулен үйлдвэрлэж, хэрэгжүүлснээр бараа, бүтээгдэхүүний чанар сайжирч, жин нь мэдэгдэхүйц буурч, бат бөх чанар нэмэгдэхийн зэрэгцээ шинэ шинж чанартай болно.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой буюу хоолой хэлбэрийн нано бүтэц (нанотубулен) нь нүүрстөрөгчийн атомуудаас гаргаж авсан, механик, цахилгаан болон физикийн онцгой шинж чанартай нэг буюу олон ханатай хөндий цилиндр хэлбэртэй бүтэцтэй лабораторид зохиомлоор бүтээгддэг.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь нүүрстөрөгчийн атомаас бүтсэн бөгөөд хоолой эсвэл цилиндр хэлбэртэй байдаг. Тэдгээр нь маш жижиг хэмжээтэй (нано хэмжээст), нэгээс хэдэн арван нанометрийн диаметртэй, хэдэн см хүртэл урттай байдаг. Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь бал чулуунаас бүрдэх боловч бал чулуунд хамаарахгүй бусад шинж чанартай байдаг. Тэд байгальд байдаггүй. Тэдний гарал үүсэл нь хиймэл юм. Нано хуруу шилний бие нь нийлэг бөгөөд хүмүүс эхнээсээ дуустал бие даан бүтээдэг.

Хэрэв та нано гуурсыг сая дахин томруулж харвал орой дээрээ нүүрстөрөгчийн атомууд бүхий ижил талт зургаан өнцөгтүүдээс бүрдсэн сунасан цилиндрийг харж болно. Энэ бол хоолойд өнхрүүлсэн бал чулуун онгоц юм. Нано хуруу шилний шинж чанар нь түүний физик шинж чанар, шинж чанарыг тодорхойлдог.

Сая дахин томорсон нано гуурс нь орой дээрээ нүүрстөрөгчийн атомууд бүхий ижил талт зургаан өнцөгтүүдээс тогтсон сунасан цилиндр юм. Энэ бол хоолойд өнхрүүлсэн бал чулуун онгоц юм.

Хирал байдал нь молекулын толь дүрстэй огторгуйд нэгдэж болохгүй шинж чанар юм.

Үүнийг илүү ойлгомжтой болгохын тулд жишээлбэл, цаасыг жигд нугалах үед хирралт гэж үздэг. Хэрэв энэ нь ташуу бол энэ нь ачирализм юм. Нанотубулен нь нэг болон олон давхаргат бүтэцтэй байж болно. Олон давхаргат бүтэц нь нэг нэгээр нь "хувцасласан" хэд хэдэн нэг ханатай нано хоолойноос өөр зүйл биш юм.

Нээлтийн түүх

Нано гуурсыг нээсэн он сар өдөр, түүнийг нээсэн нь тодорхойгүй байна. Эрдэмтэд эдгээр бүтцийн талаар олон тооны зэрэгцээ тайлбарууд байдаг тул энэ сэдэв нь маргаан, таамаглалд нийцсэн хоол юм өөр өөр улс орнууд. Эрдэмтдийн анхааралд өртөж буй нано хоолой, нано шилэн материалууд удаан хугацаанд тэдний анхаарлыг татаагүй, сайтар судлагдаагүй байсан нь нээлтийг илрүүлэхэд тулгардаг гол бэрхшээл юм. Одоо байгаа шинжлэх ухааны бүтээлүүдӨнгөрсөн зууны хоёрдугаар хагаст нүүрстөрөгч агуулсан материалаас нано хоолой, утас үүсгэх боломж онолын хувьд зөвшөөрөгдсөн болохыг нотолж байна.

Микрон хэмжээтэй нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн ноцтой судалгаа удаан хугацаанд хийгдээгүйн гол шалтгаан нь тухайн үед эрдэмтэд судалгааны хангалттай хүчирхэг шинжлэх ухааны үндэслэлгүй, тухайлбал судалгааны объектыг томруулж чадах тоног төхөөрөмж байгаагүйтэй холбоотой юм. шаардлагатай хэмжээгээр болон тэдгээрийн бүтцийг гэрэлтүүлэх .

Хэрэв бид нано нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг судлах үйл явдлуудыг он цагийн дарааллаар эрэмбэлвэл анхны нотолгоо нь 1952 онд Зөвлөлтийн эрдэмтэд Радушкевич, Лукьянович нар нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн дулааны задралын явцад үүссэн нанофиброз бүтцэд анхаарлаа хандуулсан. Орос нэр- исэл). Электрон микроскопийн төхөөрөмж ашиглан ажигласан бүтэц нь 100 нм диаметртэй утастай байв. Харамсалтай нь энэ асуудал ер бусын нано бүтцийг засахаас цааш яваагүй бөгөөд цаашид ямар ч судалгаа хийгээгүй.

25 жил мартагдсаны дараа буюу 1974 оноос эхлэн нүүрстөрөгчөөр хийсэн микрометрийн хэмжээтэй гуурсан байгууламж байгаа тухай мэдээлэл сонин хэвлэлээр гарч эхэлсэн. Ийнхүү Японы хэсэг эрдэмтэд (Т.Кояма, М. Эндо, А. Оберлин) 1974–1975 онд судалгааны явцад . Тэдний хэд хэдэн судалгааны үр дүнг олон нийтэд танилцуулсан бөгөөд үүнд конденсацийн явцад уураас гаргаж авсан 100 Å-ээс бага диаметртэй нимгэн хоолойнуудын тайлбарыг багтаасан болно.

Мөн нүүрстөрөгчийн шинж чанарыг судалж олж авсан бүтэц, үүсэх механизмын тайлбар бүхий хөндий бүтэц үүсэхийг ЗХУ-ын ШУА-ийн Сибирийн салбарын катализийн хүрээлэнгийн Зөвлөлтийн эрдэмтэд 1977 онд тодорхойлсон.

Å (Агстром) нь 10−10 м-тэй тэнцэх зайны хэмжүүр юм SI системд ангстромын хэмжээтэй ойролцоо нэгж нь нанометр (1 нм = 10 Å) юм.

Фуллерен нь бөмбөг эсвэл регбигийн бөмбөг хэлбэртэй хөндий, бөмбөрцөг хэлбэртэй молекулууд юм.

Тэгээд зөвхөн үүнийг хэрэглэсний дараа шинжлэх ухааны судалгааНано хоолойн нүүрстөрөгчийн бүтцийг нарийвчлан судлах, гэрэлтүүлэх боломжийг олгодог хамгийн сүүлийн үеийн тоног төхөөрөмжөөр Японы эрдэмтэн Сумио Иижима 1991 онд анхны ноцтой судалгааг явуулсан бөгөөд үүний үр дүнд нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг туршилтаар олж авч, нарийвчлан судлах боломжтой болсон.

Профессор Ижима судалгаандаа цахилгаан нумын цэнэгийг ашиглан загвар гаргажээ. Прототипийг сайтар хэмжсэн. Түүний хэмжээсүүд нь утаснуудын диаметр (хүрээ) нь хэд хэдэн нанометрээс хэтрэхгүй, нэгээс хэдэн микрон урттай болохыг харуулсан. Эрдэмтэд нүүрстөрөгчийн нано хоолойн бүтцийг судалснаар судалж буй объект нь зургаан өнцөгт дээр суурилсан графит зургаан өнцөгт тороос бүрдэх нэгээс хэд хэдэн давхаргатай байж болохыг тогтоожээ. Энэ тохиолдолд нано хуруу шилний үзүүрүүд нь бүтцийн хувьд хоёр хэсэгт хуваагдсан фуллерений молекулын талтай төстэй юм.

Дээрх судалгааг хийж байх үед Жонс, Л.А. Чернозатонский, М.Ю. Корнилов энэ аллотроп хэлбэрийн нүүрстөрөгч үүсэх боломжийг урьдчилан таамаглаж, түүний бүтэц, физик, химийн болон бусад шинж чанарыг тодорхойлсон.

Нано хоолойн олон давхаргат бүтэц нь Оросын хүүхэлдэйний зарчмаар нэг нэгээр нь "хувцасласан" хэд хэдэн нэг ханатай нанотубуленуудаас өөр зүйл биш юм.

Электрофизикийн шинж чанарууд

Электрофизикийн шинж чанарууд нүүрстөрөгчийн нано хоолойдэлхийн шинжлэх ухааны нийгэмлэгүүдийн хамгийн ойрын судалгаанд хамрагдаж байна. Нано хоолойг тодорхой геометрийн харилцаанд хийснээр дамжуулагч эсвэл хагас дамжуулагч шинж чанарыг өгөх боломжтой. Жишээлбэл, алмаз, бал чулуу нь нүүрстөрөгч боловч молекулын бүтцийн ялгаатай байдлаас шалтгаалан тэдгээр нь өөр, зарим тохиолдолд эсрэг шинж чанартай байдаг. Ийм нано хоолойг металл буюу хагас дамжуулагч нано хоолой гэж нэрлэдэг.

Нано хоолой дамжуулдаг цахилгаан гүйдэлүнэмлэхүй тэг температурт ч гэсэн тэдгээр нь металл юм. Температурын өсөлтөд нэмэгддэг үнэмлэхүй тэг үед цахилгаан гүйдлийн тэг дамжуулалт нь хагас дамжуулагч нано бүтцийн шинж тэмдгийг илтгэнэ.

Гол ангиллыг бал чулууны хавтгайг нугалах аргын дагуу хуваарилдаг. Эвхэх аргыг "m" ба "n" гэсэн хоёр тоогоор тэмдэглэсэн бөгөөд энэ нь бал чулуун торны векторуудын дагуу нугалах чиглэлийг тодорхойлдог. Нано хуруу шилний шинж чанар нь графит хавтгайн гулсмал геометрээс хамаардаг, жишээлбэл, мушгирах өнцөг нь тэдний цахилгаан шинж чанарт шууд нөлөөлдөг.

Параметр (n, m) -аас хамааран нано хоолой нь шулуун (ачираль), ховилтой (сандал), зигзаг ба спираль (хираль) байна. Цахилгаан дамжуулах чадварыг тооцоолох, төлөвлөхдөө параметрийн харьцааны томъёог ашиглана: (n-m)/3.

Тооцооллын явцад олж авсан бүхэл тоо нь металл төрлийн нано хоолойн дамжуулах чадварыг, бутархай тоо нь хагас дамжуулагчийн дамжуулалтыг илэрхийлдэг. Жишээлбэл, бүх түшлэгтэй хоолойнууд нь металл юм. Металл нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь үнэмлэхүй тэг үед цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг. Хагас дамжуулагч төрлийн нанотубуленууд үнэмлэхүй тэг үед тэг дамжуулалттай байдаг бөгөөд энэ нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Металл дамжуулалттай нано хоолой нь нэг см квадрат тутамд тэрбум амперийг дамжуулж чаддаг. Хамгийн сайн металл дамжуулагчийн нэг болох зэс нь эдгээр үзүүлэлтээрээ нано хоолойноос мянга дахин доогуур байдаг. Дамжуулах чадварын хязгаараас хэтэрсэн тохиолдолд халаалт үүсдэг бөгөөд энэ нь материалыг хайлж, молекулын торыг устгахад хүргэдэг. Нанотубулентай ижил нөхцөлд ийм зүйл тохиолддоггүй. Энэ нь тэдний маш өндөр дулаан дамжуулалтаар тайлбарлагдаж байгаа бөгөөд энэ нь алмаазаас хоёр дахин их юм.

Хүч чадлын хувьд нанотубулен нь бусад материалыг хол орхидог. Энэ нь хамгийн бат бөх ган хайлшаас 5-10 дахин хүчтэй (Янгийн модулийн дагуу 1.28-1.8 ТПа) бөгөөд уян хатан чанар нь резинээс 100 мянга дахин их байдаг. Хэрэв бид суналтын бат бэхийн үзүүлэлтүүдийг харьцуулж үзвэл тэдгээр нь өндөр чанартай гангийн ижил төстэй бат бэх шинж чанараас 20-22 дахин давсан!

Та НҮБ-ыг яаж авах вэ?

Нано гуурсыг өндөр болон бага температурын аргаар үйлдвэрлэдэг.

Өндөр температурын аргууд нь лазераар зайлуулах, нарны технологи эсвэл цахилгаан нумын ялгадас зэрэг орно. Бага температурын аргыг багтаасан болно химийн хур тунадаснүүрсустөрөгчийн катализаторын задрал, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн хийн фазын каталитик өсөлт, электролиз, полимер дулааны боловсруулалт, орон нутгийн бага температурт пиролиз эсвэл орон нутгийн катализ ашиглан уурын фазаас. Бүх аргууд нь ойлгоход хэцүү, өндөр технологи, маш үнэтэй байдаг. Нано хоолой үйлдвэрлэх нь зөвхөн шинжлэх ухааны хүчирхэг баазтай томоохон аж ахуйн нэгжийн хүчин чадалтай.

Нуман аргыг ашиглан нүүрстөрөгчөөс нано хоолой үйлдвэрлэх үйл явцыг хялбаршуулсан байдлаар дараах байдлаар харуулав.

Цусны сийвэнг тарилгын аппаратаар дамжуулан битүү гогцоотой тодорхой температурт халаасан реакторт шахдаг. хийн төлөв. Реакторын дээд ба доод хэсэгт соронзон ороомог суурилуулсан бөгөөд тэдгээрийн нэг нь анод, нөгөө нь катод юм. Соронзон ороомогуудад тогтмол цахилгаан гүйдэл өгдөг. Реактор дахь плазм нь цахилгаан нуманд өртөж, эргэлддэг ба соронзон орон. Өндөр температурт электроплазмын нумын нөлөөгөөр нүүрстөрөгч нь нүүрстөрөгч агуулсан материалаас (бал чулуу) бүрдэх анодын гадаргуугаас ууршдаг эсвэл "уусдаг" бөгөөд катод дээр агуулагдах нүүрстөрөгчийн нано хоолой хэлбэрээр конденсацдаг. хадгаламж. Нүүрстөрөгчийн атомыг катод дээр конденсацлахын тулд реактор дахь температурыг бууруулдаг. Тэр ч байтугай товч тайлбарЭнэхүү технологи нь нанотубулен олж авах нарийн төвөгтэй байдал, зардлыг үнэлэх боломжийг олгодог. Үйлдвэрлэл, хэрэглээний процесс нь ихэнх аж ахуйн нэгжүүдэд хүртээмжтэй болох хүртэл нэлээд хугацаа шаардагдана.

Фото зургийн цомог: Нүүрстөрөгчөөс нано хоолой үйлдвэрлэх схем ба тоног төхөөрөмж

Цахилгаан нумын аргыг ашиглан нэг ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудыг нэгтгэх суурилуулалт Хоолойн нано бүтэц авах бага чадалтай шинжлэх ухааны суурилуулалт
Бага температурт үйлдвэрлэлийн арга

Урт нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэх суурилуулалт

Тэд хортой юу?

Мэдээж тийм.

Лабораторийн судалгааны явцад эрдэмтэд нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь амьд организмд сөргөөр нөлөөлдөг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь амьд эстэй шууд харьцах нь тэдний үхэлд хүргэдэг болохыг судалгаагаар тогтоожээ. Ялангуяа нэг ханатай нано хоолой нь нянгийн эсрэг хүчтэй үйлчилгээтэй. Эрдэмтэд нянгийн хаант улс (Escherichia coli) E-Coli-ийн өргөн тархсан өсгөвөр дээр туршилт хийж эхлэв. Судалгааны явцад 0.75-1.2 нанометрийн диаметртэй нэг ханатай нано хоолой ашигласан байна. Туршилтаас харахад нүүрстөрөгчийн нано хоолойд нөлөөлсөний үр дүнд амьд эсмеханик гэмтэл нь эсийн хананд (мембран) тохиолддог.

Бусад аргаар үйлдвэрлэсэн нано хоолой нь их тоометалл болон бусад хорт хольц. Нүүрстөрөгчийн нано гуурсуудын хоруу чанар нь өөрөө тэдгээрийн морфологиос хамаардаггүй, харин тэдгээрт агуулагдах хольцтой (нано хоолой) шууд хамааралтай гэж олон эрдэмтэд санал болгодог. Гэсэн хэдий ч Йелийн эрдэмтдийн нано хоолой судлалын чиглэлээр хийсэн ажил нь олон нийгэмлэг буруу ойлголттой байдгийг харуулсан. Тийм ээ, бактери колиСудалгааны явцад (E-Coli) нэг ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойгоор нэг цагийн турш эмчилсэн. Үүний үр дүнд E-Coli-ийн ихэнх нь нас баржээ. Наноматериалын чиглэлээр хийсэн эдгээр судалгаанууд нь амьд организмд үзүүлэх хоруу чанар, сөрөг нөлөөг баталсан.

Эрдэмтэд нэг ханатай нано хоолой нь хамгийн аюултай гэж дүгнэсэн нь нүүрстөрөгчийн нано хоолойн уртыг диаметртэй нь харьцуулсан харьцаатай холбоотой юм.

Нүүрстөрөгчийн нано гуурс хүний ​​биед үзүүлэх нөлөөг судлах янз бүрийн судалгаагаар эрдэмтэд бие махбодид орж буй асбестын утастай ижил нөлөө үзүүлдэг гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Зэрэг сөрөг нөлөөАсбестын утас нь хэмжээнээс шууд хамаардаг: бага байх тусам сөрөг нөлөөлөл илүү хүчтэй болно. Мөн нүүрстөрөгчийн нано хоолойн хувьд тэдний биед үзүүлэх сөрөг нөлөө нь эргэлзээгүй юм. Бие махбодид агаартай хамт нэвтэрч, нано гуурс нь цээжний гялтангаар дамжин суурьшиж, улмаар ноцтой хүндрэл, ялангуяа хорт хавдрын хавдар үүсгэдэг. Хэрэв нанотубуленууд хоол хүнсээр дамжин биед нэвтэрч байвал ходоод, гэдэсний хананд суурьшиж, янз бүрийн өвчинболон хүндрэлүүд.

Одоогоор эрдэмтэд наноматериалуудын биологийн нийцтэй байдлын талаар судалгаа хийж, нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг аюулгүй үйлдвэрлэх шинэ технологийг эрэлхийлж байна.

хэтийн төлөв

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь өргөн хүрээний хэрэглээтэй. Энэ нь тэдгээр нь хүрээ хэлбэртэй молекулын бүтэцтэй, улмаар алмаз эсвэл бал чулуунаас ялгаатай шинж чанартай байх боломжийг олгодогтой холбоотой юм. Энэ нь тэдний ачаар юм өвөрмөц онцлог(хүч чадал, дамжуулалт, гулзайлтын) нүүрстөрөгчийн нано хоолойг бусад материалаас илүү их ашигладаг.

Энэхүү нүүрстөрөгчийн шинэ бүтээлийг электроник, оптик, механик инженерчлэл гэх мэт салбарт ашигладаг. Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг молекулын нэгдлүүдийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд янз бүрийн полимер болон нийлмэл материалд нэмэлт болгон ашигладаг. Эцсийн эцэст, нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн молекулын тор нь гайхалтай хүч чадалтай, ялангуяа цэвэр хэлбэрээрээ гэдгийг хүн бүр мэддэг.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолойг цахилгаан соронзон долгион шингээгч болгон батерей үйлдвэрлэхэд шаардлагатай конденсатор, янз бүрийн төрлийн мэдрэгч, анод үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэхүү нүүрстөрөгчийн нэгдэл нь харилцаа холбооны сүлжээ, шингэн болор дэлгэц үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Нано гуурсыг гэрэлтүүлгийн төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд катализаторын шинж чанарыг өсгөгч болгон ашигладаг.

Арилжааны програм

Зах зээл	Өргөдөл	Нүүрстөрөгчийн нано хоолойд суурилсан найрлагын шинж чанарууд
Машинууд	Түлшний системийн эд анги ба түлшний шугам (холбогч, насосны эд анги, O-цагираг, хоолой), цахилгаан будгийн гадна биеийн хэсгүүд (бампер, толин тусгал, түлшний савны таг)	Нүүрстөрөгчийн хартай харьцуулахад шинж чанарын тэнцвэрийг сайжруулсан, том хэсгүүдэд дахин ашиглах боломжтой, деформацид тэсвэртэй
Электроник	Технологийн багаж хэрэгсэл, тоног төхөөрөмж, өргүүрийн кассет, туузан дамжуулагч, холбогч блок, цэвэр өрөөний тоног төхөөрөмж	Нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад хольцын цэвэршилтийг нэмэгдүүлэх, хяналт эсэргүүцэлгадаргуу, нимгэн хэсгүүдийг цутгахад боловсруулах чадвар, деформацид тэсвэртэй, тэнцвэртэй шинж чанар, нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад хуванцар хольцын өөр боломжууд

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь янз бүрийн салбар дахь тодорхой хэрэглээгээр хязгаарлагдахгүй. Энэ материалыг харьцангуй саяхан зохион бүтээсэн тул одоогоор өргөн хэрэглэгддэг шинжлэх ухааны хөгжилмөн дэлхийн олон оронд судалгаа хийсэн. Энэ нь нүүрстөрөгчийн нано гуурсан хоолойн шинж чанар, шинж чанарыг илүү нарийвчлан судлах, түүнчлэн материалын томоохон үйлдвэрлэлийг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд учир нь энэ нь одоогоор зах зээлд нэлээд сул байр суурь эзэлдэг.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолойг микропроцессорыг хөргөхөд ашигладаг

Тэдний сайн дамжуулагч шинж чанараас шалтгаалан нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг механик инженерчлэлд ашиглах нь өргөн хүрээг хамардаг. Энэ материалыг их хэмжээний нэгжийг хөргөх төхөөрөмж болгон ашигладаг. Энэ нь юуны түрүүнд нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь өндөр дулаан дамжуулалттай байдагтай холбоотой юм.

Нано гуурсыг хөгжүүлэхэд ашиглах компьютерийн технологиэлектроникийн салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү материалыг ашигласны ачаар нэлээд хавтгай дэлгэцийн үйлдвэрлэл бий болсон. Энэ нь компакт хэмжээтэй компьютерийн тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд хувь нэмэр оруулдаг боловч үүнтэй зэрэгцэн электрон компьютерийн техникийн шинж чанар алдагдахгүй, харин бүр нэмэгдсээр байна. Компьютерийн технологи, электроникийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг ашигласнаар олон дахин давуу тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэх боломжтой болно. техникийн үзүүлэлтүүдОдоогийн аналогууд. Эдгээр судалгаан дээр үндэслэн өндөр хүчдэлийн зурагтай хоолойг аль хэдийн бүтээж байна.

Анхны нүүрстөрөгчийн нано хоолой процессор

Хэрэглээний асуудал

Нано хоолой ашиглахтай холбоотой бэрхшээлүүдийн нэг юм сөрөг нөлөөЭнэ материалыг анагаах ухаанд ашиглахад эргэлзээ төрүүлдэг амьд организмын тухай. Зарим шинжээчид нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг бөөнөөр нь үйлдвэрлэх явцад үнэлж баршгүй эрсдэл гарч болзошгүй гэж үзэж байна. Өөрөөр хэлбэл, нано хуруу шилний хэрэглээний талбарыг өргөжүүлсний үр дүнд тэдгээрийг өргөн хүрээнд үйлдвэрлэх хэрэгцээ гарч, улмаар байгаль орчинд аюул заналхийлэх болно.

Эрдэмтэд нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэх байгаль орчинд ээлтэй арга, аргыг ашиглах замаар энэ асуудлыг шийдвэрлэх арга замыг эрэлхийлэхийг санал болгож байна. Мөн энэ материалыг үйлдвэрлэгчид ЗСӨ-ийн үйл явцын үр дагаврыг "цэвэрлэх" асуудалд нухацтай хандахыг санал болгов, энэ нь эргээд үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний өртөг нэмэгдэхэд нөлөөлж болзошгүй юм.

Нано хуруу шилний эсэд үзүүлэх сөрөг нөлөөллийн фото зураг: a) E. coli эсүүд нано хоолойд өртөхөөс өмнө; б) нано хоолойд өртсөний дараа эсүүд

IN орчин үеийн ертөнцНүүрстөрөгчийн нано хоолой нь шинэлэг технологийг хөгжүүлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг. Ирэх жилүүдэд нано хоолойн үйлдвэрлэл нэмэгдэж, эдгээр бүтээгдэхүүний үнэ буурна гэж мэргэжилтнүүд таамаглаж байна. Энэ нь эргээд нано гуурсын хэрэглээг өргөжүүлж, зах зээл дэх хэрэглэгчдийн эрэлтийг нэмэгдүүлэх болно.

Мэдэгдэж байгаагаар нүүрстөрөгчийн нано хоолой (CNTs) нь ер бусын байдгаараа онцлог юм физик, химийн шинж чанартөрөл бүрийн хэрэглээний хувьд маш ирээдүйтэй. Энэ шинэ материалХүйтэн электрон ялгаралтын эх үүсвэр, нэмэгдсэн шинэ материалын үндэс болох үр нөлөө нь батлагдсан механик шинж чанар, хийн болон шингэн бодисгэх мэт. Гэсэн хэдий ч CNT дээр суурилсан шинэ материал, төхөөрөмж хараахан өргөн тархаагүй байгаа нь үүнтэй холбоотой юм өндөр өртөгтэймакроскопийн хэмжээгээр CNT үйлдвэрлэх одоо байгаа аргуудын бүтээмж бага. Бал чулууг дулааны ууршуулах эсвэл металлын катализаторын гадаргуу дээр нүүрстөрөгч агуулсан нэгдлүүдийн уурыг хуримтлуулах гадаргуугийн процедурт суурилсан эдгээр аргууд нь идэвхтэй гадаргуугийн талбайтай пропорциональ хязгаарлагдмал бүтээмжтэй байдаг. Бөөн синтез рүү шилжих замаар CNT синтезийн бүтээмжийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой. Энэ тохиолдолд синтезийн үйл явцын бүтээмж нь гадаргуутай биш, харин урвалын камерын эзэлхүүнтэй пропорциональ бөгөөд CNT синтезийн уламжлалт аргын утгын шинж чанараас ихээхэн давж болно. Ийм шилжилтийг саяхан Канадын нэгэн их дээд сургуулийн (Université de Sherbrooke) хэсэг ажилчид хийсэн бөгөөд тэд өндөр давтамжийн плазматроны дулааны плазмыг ашиглан нарийн тархсан нүүрстөрөгчөөс макроскопийн хэмжээгээр CNT үйлдвэрлэжээ.

Уг суурилуулалт нь эх үүсвэрээр тэжээгддэг, арилжааны зориулалттай индукцийн төрлийн плазмын бамбар юм АСхүч 60 кВт, 3 МГц давтамжтай ажилладаг. Плазмын бамбар нь: 5 см-ийн дотоод диаметртэй плазмын камер, 50 см урт, 15 см дотоод диаметр бүхий плазмын камер, 20 ба 30 см урт хоёр давхар ханатай цилиндр сегментээс бүрдсэн хурдан хөргөх камер, дотоод диаметртэй. 15 см. Плазмын бамбарын бүсэд гурван бие даасан хийн урсгалыг нийлүүлдэг - тэнхлэгийн, захын болон зөөгч нунтаг. Эхний урсгалд эргэлтийн хөдөлгөөнийг өгч, плазмын бамбарыг тогтворжуулах, хоёр дахь нь ламинар нь реакторын ханыг халуун хийнээс хамгаалах үүрэгтэй. СНТ агуулсан материалыг дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс салгах зориулалттай шүүх систем нь 2.8 микрон нүхний диаметртэй сүвэрхэг керамик дээр суурилсан 6 см диаметртэй, 85 см урттай гурван шүүлтүүр элементтэй. Ni хэмжээтэй тоосонцор< 1 мкм, Co размером < 2 мкм, CeO 2 и Y 2 O 3 , подмешиваемые в различных пропорциях при суммарной концентрации на уровне порядка 1 ат % к мелкодисперсному графиту. В качестве буферного газа использовали смесь He-Ar различного состава при полном давлении около 500 Торр. Порошок подавали в плазму со скоростями 1,2 - 2 г/мин. Каждый эксперимент продолжался 20 мин., хотя система допускала непрерывную эксплуатацию в течение 9 часов. В экспериментах использовали 3 типа углеродного порошка различной степени измельченности с размером частиц 75, 45 и 16 нм. Исследования, выполненные методами термогравиметрии и спектроскопии комбинационного рассеяния, показали, что в оптимальных условиях производительность синтеза порошка, содержащего до 40% однослойных УНТ, достигает 100 г/час. При этом оптимальные условия соответствуют чистому гелию, частицам углерода размером 75 нм и скорости их подачи 1,5-2 г/мин. Приведенные показатели заметно превышают результаты, достигнутые при использовании электродугового и лазерного методов синтеза УНТ, при этом нанотрубки по своему качеству лишь немного уступают синтезируемым лазерным методом. Следует отметить, что мелкодисперсный углерод значительно дешевле кристаллического графита, поэтому нанотрубки, полученные в плазме из порошка гораздо дешевле.

A.V.Eletsky

1. K. S. Kim et al. J. Физик. D: 40, 2375 (2007).

Шинэ бүтээл нь нүүрстөрөгчийн нано материалын технологи, ялангуяа өөрчлөгдсөн нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэх технологитой холбоотой юм.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой (CNTs) нь бөөгнөрөл үүсгэх хандлагатай байдаг тул тэдгээрийг тараахад хэцүү болгодог өөр өөр орчин. Хэдийгээр CNT нь зарим орчинд жигд тархсан ч, жишээлбэл, эрчимтэй хэт авиан шинжилгээгээр, богино хугацааны дараа аяндаа бөөгнөрөл үүсгэдэг. Тогтвортой CNT дисперсийг олж авахын тулд CNT-ийн гадаргуу дээр тодорхой функциональ бүлгүүдийг нааж, CNT-ийн хүрээлэн буй орчинтой нийцтэй байдлыг хангах, гадаргуугийн идэвхтэй бодисыг ашиглах, хэт урт CNT-ийг янз бүрийн аргаар богиносгох замаар CNT-ийг өөрчлөх янз бүрийн аргыг ашигладаг. аргууд.

Энэхүү шинэ бүтээлийн тайлбарт "өөрчлөлт" гэсэн нэр томъёо нь CNT гадаргуугийн шинж чанар болон бие даасан нано гуурсуудын геометрийн параметрүүдийн өөрчлөлтийг хэлнэ. Өөрчлөлтийн онцгой тохиолдол бол CNT-ийн гадаргуу дээр тодорхой функциональ бүлгүүдийг залгахаас бүрдэх CNT-ийн функционалчлал юм.

Төрөл бүрийн шингэн эсвэл хийн исэлдүүлэгч бодис (шингэн эсвэл уур хэлбэрээр азотын хүчил, устөрөгчийн хэт исэл, өөр өөр рН-д аммонийн персульфатын уусмал, озон, азот) -ийн нөлөөн дор CNT-ийг исэлдүүлэхийг багтаасан CNT-ийг өөрчлөх алдартай арга байдаг. давхар исэл ба бусад). Энэ аргын талаар олон хэвлэл байдаг. Гэсэн хэдий ч мөн чанараас хойш янз бүрийн аргаНүүрстөрөгчийн нано хоолойн исэлдэлт нь ижил байдаг, тухайлбал нүүрстөрөгчийн нано хоолойн гадаргуугийн исэлдэлт нь гадаргуугийн гидроксил ба карбоксилын бүлгүүдийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь тайлбарласан янз бүрийн аргуудыг нэг аргын хувилбар гэж үзэх үндэслэл болдог. Ердийн жишээ бол Дацюк В., Калива М., Папагелис К., Парфениос Ж., Тасис Д., Сиоку А., Каллитсис I., Галиотис С. Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойн химийн исэлдэлт //Нүүрстөрөгч, 2008, 46-р боть, p.833-840, энэ нь хэд хэдэн сонголтыг тайлбарласан (ашиглах азотын хүчил, устөрөгчийн хэт исэл ба аммонийн персульфат).

Харгалзан үзэж буй арга болон мэдүүлсэн шинэ бүтээлийн нийтлэг чухал шинж чанарууд нь нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг исэлдүүлэгч бодисын уусмалаар эмчлэх явдал юм.

Энэ арга нь CNT бөөгнөрөлийг хуваах, ус болон туйлын органик уусгагч дахь исэлдсэн CNT-ийн сайн тархалтад хүрэх үр ашиг хангалтгүй байдгаараа онцлог юм. Дүрмээр бол, мэдэгдэж буй аргаар исэлдсэн нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь ус болон туйлын органик уусгагчид (хэт авианы нөлөөн дор) шингэн дэх нано хоолойн маш бага концентрацитай (ихэвчлэн жингийн 0.001-0.05%) сайн тархдаг. . Босго концентраци хэтэрсэн тохиолдолд нано хоолой нь том бөөгнөрөл (хавсарга) болж хуримтлагдаж, тунадас үүсгэдэг.

Хэд хэдэн бүтээлд, жишээлбэл, Ван Ю., Дэн В., Лю X., Ван X. Бөмбөлөгт тээрэмдсэн олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудын цахилгаан химийн устөрөгчийн хадгалалтын шинж чанарууд //Олон улсын устөрөгчийн энергийн сэтгүүл, 2009, боть 34. , хуудас 1437-1443; Ли Ж., Жон Т., Хэо Ж., Пак С.-Х., Ли Д., Пак Ж.-Б., Хан Х., Квон Ю., Ковалев И., Юн С.М., Чой Ж.-Y. ., Jin Y., Kirn J.M., An K.H., Lee Y.H., Yu S. Богино нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь криоген бутлах замаар үйлдвэрлэсэн //Нүүрстөрөгч, 2006, боть 44, p.2984-2989; Konya Z., Zhu J., Niesz K., Mehn D., Kiricsi I. End morphology of ball milled carbon nanotubes //Carbon, 2004, vol.42, p.2001-2008, товчлолоор CNT-ийг өөрчлөх аргыг тайлбарласан. тэдгээрийг шингэн эсвэл хөлдөөсөн матриц дахь CNT-ийг удаан хугацаагаар механик боловсруулснаар олж авдаг. Богиносгосон CNT нь шингэнд илүү сайн тархах, илүү сайн цахилгаан химийн шинж чанартай байдаг.

Санал болгож буй болон санал болгож буй аргуудын нийтлэг чухал шинж чанарууд нь аливаа орчинд тархсан CNT-ийн механик боловсруулалт юм.

Энэ аргын сул тал нь туйлын бүлгүүдтэй CNT-ийн функциональ байдлыг хангаж чадахгүй байгаа бөгөөд үүний үр дүнд ийм аргаар боловсруулсан CNT нь туйлын орчинд сайн тархаагүй хэвээр байна.

Нэхэмжлэгдсэн шинэ бүтээлд хамгийн ойр байгаа нь Чан Ю.-Ц., Лин В.-Х., Чан Ю.-Ц-ийн бүтээлд тайлбарласан арга юм. H2SO4/HNO3 исэлдэлтээр үйлчилдэг олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойд эмчилгээний үргэлжлэх хугацааны нөлөөлөл // Хэрэглээний гадаргуугийн шинжлэх ухаан, 2011, боть 257, p.2401-2410 (прототип). Энэ аргын дагуу CNT-ийн өөрчлөлтийг хүхрийн болон азотын хүчил агуулсан усан уусмалд удаан хугацаагаар буцалгах явцад гүн исэлдүүлэх замаар гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд эхлээд туйлын функциональ бүлгүүдийг (ялангуяа карбоксилын бүлгүүдийг) CNT гадаргуу дээр залгаж, хангалттай урт хугацааны эмчилгээ хийснээр нано хоолойнуудыг богиносгодог. Үүний зэрэгцээ гадаргуугийн нүүрстөрөгчийн давхаргыг бүрэн исэлдүүлснээр нано хоолойн зузаан буурсан нь ажиглагдсан. нүүрстөрөгчийн давхар исэл. Энэ аргын хувилбаруудыг бусад эх сурвалжид, жишээлбэл Дацюк В., Калива М. нар, түүнчлэн Зиглер К.Ж., Гу З., Пэн Х., Флор Э.Л., Хауге Р.Х., Смолли Р.Э. нарын дурдсан нийтлэлд тайлбарласан болно. Нэг ханатай нүүрстөрөгчийн нано хуруу шилний исэлдэлтийн зүсэлт // Америкийн химийн нийгэмлэгийн сэтгүүл, 2005, 127-р боть, 1541-1547. Нийтлэгдсэн эх сурвалжууд нь богиносгосон исэлдсэн нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь ус болон туйлын органик уусгагчид тархах чадварыг нэмэгдүүлдэг болохыг харуулж байна.

Санал болгож буй арга ба прототип аргын нийтлэг чухал шинж чанар нь CNT-ийг боловсруулах явдал юм усан уусмалисэлдүүлэгч. Шинэ бүтээлийн арга ба прототипийн арга нь хүрсэн үр дүндээ давхцаж байна, тухайлбал CNT-ийн гадаргуу дээр туйлын функциональ бүлгүүдийг залгах нь урт CNT-ийг богиносгохтой нэгэн зэрэг хийгддэг.

Прототип аргын сул тал нь их хэмжээний хүчил хэрэглэх хэрэгцээ бөгөөд энэ нь үйл явцын өртөгийг нэмэгдүүлж, хог хаягдлыг зайлуулах явцад байгаль орчны асуудал үүсгэдэг, мөн нүүрстөрөгчийн нано гуурсуудын нэг хэсгийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл болгон исэлдүүлдэг. эцсийн бүтээгдэхүүний гарц (өөрчлөгдсөн нүүрстөрөгчийн нано хоолой) бөгөөд илүү үнэтэй болгодог. Үүнээс гадна, энэ аргыг масштаблахад хэцүү байдаг. Лабораторийн нөхцөлд шилэн багажийг ашиглаж болох боловч туршилтын үйлдвэрлэлийн хувьд зэвэрдэггүй ган төхөөрөмжийг илүүд үздэг. Нано хоолойг хүчиллэг уусмалд буцалгах нь тоног төхөөрөмжийн зэврэлтээс хамгаалах асуудал үүсгэдэг.

Нэхэмжлэгдсэн шинэ бүтээлийн үндэс нь исэлдүүлэгч урвалж ба исэлдэлтийн нөхцлийг сонгох замаар мэдэгдэж буй аргын сул талыг арилгах үүрэг юм.

Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг исэлдүүлэгч бодисын усан уусмалаар эмчлэхийг багтаасан нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг өөрчлөх аргын дагуу исэлдүүлэгч бодисын усан уусмалаар нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг механик аргаар нэгэн зэрэг хийж байгаа нь асуудлыг шийдэж байна. эмчилгээ, 10-аас дээш рН-тай персульфат эсвэл гипохлоритын уусмалыг исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг.

Механик боловсруулалтыг ирмэгийн тээрэм ашиглан гүйцэтгэдэг.

Исэлдүүлэгч бодисыг наногуурын 1 г нүүрстөрөгчийн атом тутамд 0.1-1 г идэвхтэй хүчилтөрөгчийн атомтай тэнцэх хэмжээгээр авна.

10-аас дээш рН-ийн урвалын хольц дахь илүүдэл гипохлоритыг устөрөгчийн хэт исэл нэмэх замаар зайлуулна.

Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг исэлдүүлэгч бодисын усан уусмалаар механик боловсруулалтаар нэгэн зэрэг хийж, персульфат эсвэл гипохлоритын уусмалыг рН 10-аас дээш исэлдүүлэгч бодис болгон ашиглах нь их хэмжээний хүчил хэрэглэх хэрэгцээг арилгана. Энэ нь процессын өртөгийг нэмэгдүүлж, хог хаягдлыг зайлуулах явцад байгаль орчны асуудал үүсгэдэг, түүнчлэн нано хоолойн нүүрстөрөгчийн нэг хэсэг нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл болж исэлдэж дууссаны улмаас эцсийн бүтээгдэхүүн алдагддаг.

Механик боловсруулалтын хувьд ирмэгийн тээрэм, чичиргээт тээрэм, бөмбөлөгт тээрэм болон бусад ижил төстэй төхөөрөмжүүд гэх мэт урлагт танигдсан төхөөрөмжүүдийг ашиглаж болно. Үнэн хэрэгтээ ирмэгийн тээрэм бол даалгаврыг шийдвэрлэх хамгийн тохиромжтой төхөөрөмжүүдийн нэг юм.

Аммонийн персульфат, натрийн персульфат, калийн персульфат, натрийн гипохлорит, калийн гипохлорит зэргийг исэлдүүлэгч бодис болгон ашиглаж болно. Хамгийн үр дүнтэй нэхэмжилсэн арга нь нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг исэлдүүлэгч бодисын уусмалаар 10-аас дээш рН-д эмчлэхэд хийгддэг. Бага рН-д тоног төхөөрөмжийн зэврэлт, хлор (гипохлоритоос) ялгарах исэлдүүлэгч бодис зохисгүй задрах, эсвэл хүчилтөрөгч (персульфатаас) боломжтой. Шаардлагатай рН-ийн утгыг уусмалд шүлтлэг урвалд ордог бодисууд, жишээлбэл аммиак, натрийн карбонат, калийн карбонат, натрийн гидроксид, калийн гидроксид болон исэлдүүлэгч бодистой урвалд ордоггүй бусад шүлтлэг бодисуудыг нэмэх замаар тохируулж болно. боловсруулах нөхцөл. Энэ тохиолдолд гипохлорит нь аммиактай урвалд ордог гэсэн мэдэгдэж буй өгөгдлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Тиймээс аммиакийг гипохлоритын системд ашиглах боломжгүй. Шүлтлэг рН тогтоохын тулд персульфатыг хэрэглэх үед жагсаасан бүх бодисыг ашиглаж болно.

Санал болгож буй аргыг хэрэгжүүлэхийн тулд исэлдүүлэгч бодисын оновчтой хэмжээ нь наногуурын 1 г нүүрстөрөгчийн атом тутамд 0.1-1 г идэвхтэй хүчилтөрөгчийн атомтай тэнцэнэ. Исэлдүүлэгч бодисын хэмжээ тогтоосон доод хязгаараас бага байвал хувиргасан нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь ус болон туйлын органик уусгагчид бага тархдаг. Заасан дээд хязгаараас хэтэрсэн исэлдүүлэгчийн хэмжээг хэтрүүлэх нь практик биш, учир нь энэ нь нано хоолойн исэлдэлтийн процессыг хурдасгадаг ч ашигтай нөлөөг сайжруулдаггүй.

Санал болгож буй аргыг хэрэгжүүлэхийн тулд дараахь эхлэлийн материал, тоног төхөөрөмжийг ашигласан болно.

Тамбов хотын НаноТехЦентр ХХК-ийн үйлдвэрлэсэн Taunit болон Taunit-M брэндийн нүүрстөрөгчийн нано хоолой.

Аммонийн персульфат, аналитик зэрэг.

ГОСТ 11086-76 стандартын дагуу натрийн гипохлорит нь 190 г/л идэвхтэй хлор, 12 г/л чөлөөт натрийн гидроксид агуулсан усан уусмал хэлбэрээр.

Усан аммиак 25% аналитик агуулгатай.

Усгүй натрийн карбонат, аналитик зэрэг.

Нэрмэл ус.

Диметилацетамид, аналитик зэрэг.

Этилийн спирт 96%.

NPO DISPOD үйлдвэрлэсэн хэвтээ ирмэгийн тээрэм MShPM-1/0.05-VK-04 . Нунтаглах хэрэгсэл болгон 1.6 мм-ийн диаметртэй цирконы давхар ислийн бөмбөгийг ашигласан.

Хэт авианы суурилуулалт IL-10.

4 литрийн багтаамжтай зэвэрдэггүй ган саванд 1460 мл нэрмэл ус хийж, 228,4 г аммонийн персульфатыг уусгасны дараа 460 мл 25%-ийн аммиак нэмсэн. Энэхүү уусмалд 5.46% хуурай бодис агуулсан 1099 г "Таунит-М" нүүрстөрөгчийн нано гуурс (эрдэсийн хольцоос давсны хүчлээр цэвэршүүлсэн) усан зуурмагийг нэмж, нэгэн төрлийн суспенз үүсэх хүртэл сайтар холино. Үүссэн суспензийг 1.6 мм-ийн диаметртэй цирконий давхар ислийн бөмбөлгүүдийг бүхий ирмэгийн тээрэмд ачиж, 7 цагийн турш боловсруулав. Дараа нь боловсруулсан суспензийг буулгаж, бөмбөлгүүдийгээс шүүж, давсны хүчлээр хүчиллэгжүүлэн хүчиллэг урвалд оруулж, нэхмэл бус полипропилен материалаар хийсэн шүүлтүүрээр шүүж, угаалгын ус нь төвийг сахисан болтол усаар угаана. Угаасан тунадасыг вакуумаар сорж, битүүмжилсэн хуванцар саванд савлав. Үүссэн зуурмаг дахь хуурай бодисын (нано хоолой) массын агууламж 8.52% (үлдсэн хэсэг нь ус) байв. Үүссэн бүтээгдэхүүнийг зууханд 80 градусын температурт тогтмол жин хүртэл хатаана.

Уусах чадварыг (тархах чадварыг) шалгахын тулд CNTM-1-ийн дээжийг хэт авиан эмчилгээ ашиглан ус эсвэл органик уусгагчид тараасан. Туршилтаар CNT-1 нь усанд маш сайн уусдаг, үндсэн рН (аммиак эсвэл органик суурь нэмсэнээр үүссэн) байвал сайн болохыг харуулсан. Суурь нэмэх нь өөрчлөгдсөн нано гуурсан хоолойн тогтвортой уусмал (тархалт) үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг, учир нь энэ нь гадаргуугийн карбоксилын бүлгүүдийг иончлох, нано хоолойд сөрөг цэнэг үүсэхэд хүргэдэг.

Тиймээс рН зохицуулагчийн хувьд 0.5% триэтаноламиныг байлцуулан 0.5% CNTM-1 агуулсан тогтвортой усан уусмал (ууссан тунгалаг байдал, ширхэглэл байхгүйгээс харж болно) олж авсан. Энэ систем дэх CNTM-1-ийн уусах чадварын хязгаар нь энэ концентраци хэтэрсэн тохиолдолд гель орцууд гарч ирдэг.

Диметилацетамид (гадаадын нэмэлтгүйгээр) 1 ба 2% -ийн массын концентрацитай CNTM-1-ийн тогтвортой тунгалаг уусмалыг хэт авианы боловсруулалтаар олж авсан. Энэ тохиолдолд сул суурь болох диметилацетамид нь гадны рН зохицуулагчийг нэмэлгүйгээр CNTM-1-ийг үр дүнтэй уусгана. 1% -ийн уусмал нь хадгалалтын явцад тодорхойгүй тогтвортой байсан боловч хэдхэн хоногийн дараа 2% -ийн уусмал нь тиксотропийн шинж тэмдэг илэрч эхэлсэн боловч бөөгнөрөл үүсэхгүй.

4 литрийн багтаамжтай зэвэрдэггүй ган саванд 2,7 литр нэрмэл ус хийж, 397,5 г усгүй натрийн карбонат нэмж, бүрэн уусах хүртэл хутгана. Натрийн карбонатыг уусгасны дараа натрийн гипохлоритын уусмал (0.280 л) асгаж, хольцыг сайтар холино. Дараа нь аажмаар хутгах замаар 60 г түүхий Taunit-M (жингийн 3% орчим катализаторын хольц, голчлон магнийн исэл агуулсан) нэмээд нэгэн төрлийн суспенз болтол хутгана. Энэхүү суспензийг 1.6 мм-ийн диаметртэй циркон шалгана бүхий ирмэгийн тээрэмд ачиж, 7 цагийн турш боловсруулав. Дараа нь боловсруулсан суспензийг буулгаж, бөмбөлгүүдийгээс шүүж, давсны хүчлээр хүчиллэг урвалд оруулж, катализаторын үлдэгдэл болон төмрийн нэгдлүүдийн болзошгүй хольцыг бүрэн уусгахын тулд тасалгааны температурт 3 хоног байлгана. . Ийнхүү нано гуурсыг катализаторын хольцоос нэгэн зэрэг хүчиллэгээр цэвэрлэв. Үүссэн хүчиллэг суспензийг нэхмэл бус полипропилен материалаар хийсэн шүүлтүүрээр шүүж, угаалгын ус нь төвийг сахисан болтол усаар угаана. Угаасан тунадасыг вакуумаар сорж, битүүмжилсэн хуванцар саванд савлав. Үүссэн зуурмаг дахь хуурай бодисын (нано хоолой) массын агууламж 7.33% (үлдсэн хэсэг нь ус) байв. Үүссэн бүтээгдэхүүнийг зууханд 80 градусын температурт тогтмол жин хүртэл хатаана.

Хэрэв нано хоолойтой урвалын хольц дахь гипохлоритын хэмжээ хэтэрсэн бол энэ нь нано хоолойн гадаргуугийн исэлдэлтийг хурдасгах боловч урвалын тэгшитгэлийн дагуу хольцыг хүчиллэгжүүлэх үед урвалд ороогүй гипохлорит нь хлорыг ялгаруулдаг тул байгаль орчны асуудал үүсгэдэг.

2NaOCl+2НCl→2NaCl+Н 2 O+Сl 2

Илүүдэл гипохлоритыг саармагжуулахын тулд 10-аас дээш рН-д устөрөгчийн хэт ислийг урвалын холимогт нэмнэ. Бидний тогтоосноор дараах хариу урвал явагдана.

NaOCl+H 2 O 2 →NaCl+H 2 O+O 2

Үүний үр дүнд хор хөнөөлгүй бүтээгдэхүүн үүсдэг.

Уусах чадварыг (тархах чадварыг) шалгахын тулд CNTM-1-ийн дээжийг хэт авиан эмчилгээ ашиглан ус эсвэл органик уусгагчид тараасан. Туршилтаар CNTM-1 нь усанд маш сайн уусдаг ба үндсэн рН (аммиак эсвэл триэтаноламин нэмсэнээр үүссэн) байвал сайн болохыг харуулсан. Суурь нэмэх нь өөрчлөгдсөн нано гуурсан хоолойн тогтвортой уусмал (тархалт) үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг, учир нь энэ нь гадаргуугийн карбоксилын бүлгүүдийг иончлох, нано хоолойд сөрөг цэнэг үүсэхэд хүргэдэг.

Тиймээс рН зохицуулагчийн хувьд 0.5% триэтаноламиныг байлцуулан 0.5% CNTM-1 агуулсан тогтвортой усан уусмал (ууссан тунгалаг байдал, ширхэглэл байхгүйгээс харж болно) олж авсан. Энэ систем дэх CNTM-1-ийн уусах чадварын хязгаар нь энэ концентраци хэтэрсэн тохиолдолд гель орцууд гарч ирдэг.

Диметилацетамид (гадаадын нэмэлтгүйгээр) 1 ба 2% -ийн массын концентрацитай CNTM-1-ийн тогтвортой тунгалаг уусмалыг хэт авианы боловсруулалтаар олж авсан. Энэ тохиолдолд өөрөө суурь болох диметилацетамид нь гадны рН зохицуулагчийг нэмэлгүйгээр CNTM-1-ийг үр дүнтэй уусгадаг бол 1% -ийн уусмал хадгалалтын явцад тодорхойгүй тогтвортой байсан бол хэдхэн хоногийн дараа тиксотропийн шинж тэмдэг илэрч эхэлсэн; , гэхдээ тогтоцгүй бөөгнөрөл.

Харьцуулахын тулд уусах чадварыг (ижил нөхцөлд хэт авианы нөлөөн дор) судалсан Taunit-M нүүрстөрөгчийн нано гуурсуудын ижил уусгагчд, прототипийн аргаар өгөгдсөн журмын дагуу исэлдүүлэн, механик хийцгүйгээр азотын болон хүхрийн хүчлийн холимогоор хийсэн. эмчилгээ. Механик боловсруулалт хийлгүйгээр илүүдэл азотын хүчлээр исэлдүүлсэн CNT нь мэдүүлсэн шинэ бүтээлийн дагуу олж авсан уусах чадвартай болохыг туршилтаар харуулсан. Гэсэн хэдий ч санал болгож буй аргыг масштаблахад хялбар, тоног төхөөрөмжийн зэврэлтээс хамгаалахад ямар ч асуудал гардаггүй байгаль орчны асуудалхог хаягдлыг саармагжуулах . Нэхэмжлэгдсэн аргын дагуу механик химийн боловсруулалтын процесс нь өрөөний температурт явагддаг. Прототип арга нь ийм их хэмжээний азот, хүхрийн хүчлийг ашиглахыг шаарддаг бөгөөд үүнийг масштаблах, байгаль орчны аюулгүй байдлыг хангах нь маш их асуудалтай байдаг.

Үзүүлсэн өгөгдөл нь өөрчлөгдсөн CNT үйлдвэрлэхэд санал болгож буй аргын үр нөлөөг баталж байна. Энэ тохиолдолд прототипийн аргын адил түрэмгий хүчлийн уусмалыг ашигладаггүй бөгөөд нүүрстөрөгчийн давхар исэл (шүлтлэг уусмал дахь карбонат) болж исэлдснээс болж нано хоолойноос нүүрстөрөгчийн алдагдал бараг байдаггүй.

Иймд санал болгож буй арга нь ус болон туйлын органик уусгагчид сайн тархах чадвартай, амархан томрох боломжтой, байгаль орчинд ээлтэй үйлдвэрлэлийг баталгаажуулсан өөрчлөгдсөн нүүрстөрөгчийн нано гуурсуудыг авах боломжтой болгож байна.

1. Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг исэлдүүлэгч бодисын усан уусмалаар цэвэрлэх зэрэг нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг өөрчлөх арга нь исэлдүүлэгч бодисын усан уусмалаар нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг механик боловсруулалттай зэрэгцүүлэн боловсруулдаг. Персульфат эсвэл гипохлоритыг рН 10-аас дээш үед исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг бөгөөд исэлдүүлэгч бодисыг нүүрстөрөгчийн нано гуурсан хоолойн 1 г-атом тутамд 0.1-1 г идэвхтэй хүчилтөрөгчийн атомтай тэнцэх хэмжээгээр авна.

2. 1-р зүйлийн дагуу механик боловсруулалтыг ирмэгийн тээрэм ашиглан хийдэг гэдгээрээ онцлог арга.

3. 10-аас дээш рН-ийн урвалын хольц дахь илүүдэл гипохлоридыг устөрөгчийн хэт исэл нэмэх замаар зайлуулдаг гэдгээрээ онцлог.

Үүнтэй төстэй патентууд:

Шинэ бүтээл нь сүвэрхэг нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалтай холбоотой юм. Сүвэрхэг нүүрстөрөгчийн нийлмэл материал нь (A) цахиурын (Si) агууламж 5% ба түүнээс дээш масстай, ургамлын гаралтай материалаас гаргаж авсан сүвэрхэг нүүрстөрөгчийн материалаас үүсдэг. эх материал, үүнд дурдсан сүвэрхэг нүүрстөрөгчийн материал нь 1 масс% ба түүнээс бага цахиурын агууламжтай, (B) сүвэрхэг нүүрстөрөгчийн материал дээр тулгуурласан функциональ материал бөгөөд 10 м2/г ба түүнээс дээш тодорхой гадаргуугийн талбайтай бөгөөд үүнийг тодорхойлно. азотын шингээлтээр BET аргаар , мөн нүх сүвний эзэлхүүн 0.1 см3/г ба түүнээс дээш байх ба үүнийг BJH арга ба MP аргаар тодорхойлно.

Шинэ бүтээл нь химийн үйлдвэртэй холбоотой. 10-150 нанометрийн диаметр бүхий бүтэцгүй нүүрстөрөгчөөр бүрхэгдсэн нүүрстөрөгчийн утас ба никель хэсгүүдийн холимог хэлбэрийн нүүрстөрөгч-металл материалыг атмосферийн даралтад этилийн спиртийн катализаторын пиролизоор гаргаж авдаг.

Шинэ бүтээлийг нийлмэл материал үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. Нано хоолой, нанофиламент эсвэл нано фибр зэрэг нүүрстөрөгчийн анхдагч наноматериалуудыг азотын холимогт боловсруулдаг. давсны хүчил 50-100 хэмийн температурт 20 минутаас багагүй хугацаанд усаар угааж, хатаана.

Шинэ бүтээл нь физик ба коллоид химийн салбарт хамаарах бөгөөд полимер найрлагыг бэлтгэхэд ашиглаж болно. Нүүрстөрөгчийн металл агуулсан нано бүтцийн нарийн тархсан органик суспензийг нано бүтэц болон полиэтилен полиамин харилцан үйлчлэлээр гаргаж авдаг.

Энэхүү шинэ бүтээл нь нефтийн химийн үйлдвэр, плазмын химитэй холбоотой бөгөөд плазмын боловсруулалт, газрын тос боловсруулах хаягдлыг устгахад ашиглаж болно. Шингэн нүүрсустөрөгчийн түүхий эд 5 нь вакуум камер 6-д байрлах гадагшлуулах төхөөрөмжид цахилгаан гүйдэлд задардаг.

Энэхүү шинэ бүтээл нь нанотехнологийн салбар, илүү нарийвчлалтайгаар нано хоолойн дотоод хөндийг дүүргэх аргуудтай холбоотой юм. химийн бодисууд, мөн нано хуруу шилний дотоод хөндийг наноконтейнер хэлбэрээр ашиглах үед шаардлагатай бодисоор дүүргэх, шинэ ашигтай шинж чанартай наноматериал үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.

Шинэ бүтээл нь цахим графен төхөөрөмжтэй холбоотой. Уян хатан, сунгах боломжтой гэрэл дамжуулагч электрон төхөөрөмж нь эхний болон хоёр дахь графен электродуудын хооронд байрладаг, графен хагас дамжуулагчтай харьцдаг эхний графен электрод, хоёр дахь графен электрод, графен хагас дамжуулагч, хяналтын графен электродоос бүрдэнэ.

Хэрэглээ: шинэ наноэлектроник бүтээгдэхүүний хаалттай циклийн үйлдвэрлэлд. Шинэ бүтээлийн мөн чанар нь ион ба датчик технологид суурилсан нано технологийн цогцолборт, түүний дотор тэнхлэгийн тэнхлэгийн дагуу эргэлт хийх боломжтой төв робот дистрибьютер байрладаг, субстрат зөөгчийг хавчуур агуулсан шахах төхөөрөмж бүхий түгээлтийн камерт оршдог. , түгээх камер нь ачаалах камер болон ион суулгах модультай холбогдсон фланцуудыг агуулдаг бол субстрат зөөгчийг барих нь ачаалах камер болон ион суулгах модультай харилцан үйлчлэх чадвартай, хэмжих модулийг нэвтрүүлсэн. сканнерийн датчик микроскоп ба хийн форсункийн систем бүхий ион цацрагийн модуль нь хуваарилах камерын фланцтай холбогдсон бөгөөд субстрат зөөгчийг барьж авах чадвартай байдаг.Органик фотоволтайк төхөөрөмж, түүнийг үйлдвэрлэх арга, органик нарны эсийн шинж чанарыг сайжруулахын тулд фтор агуулсан хувиргагчийг ашиглах арга // 2528416

Шинэ бүтээл нь органик электроникийн салбарт, тухайлбал, органик фтор агуулсан нэгдлүүдийг өөрчлөх нэмэлт болгон ашиглан хийсэн органик фотоволтайк төхөөрөмж (нарны зай ба фотодетектор) -тай холбоотой юм.

Энэхүү шинэ бүтээл нь хими, биологи, молекул анагаах ухааны салбар, тухайлбал нуклеозид трифосфатыг дамжуулах нано хэмжээст системийг үйлдвэрлэх аргатай холбоотой юм. Энэ арга нь 24 нм хүртэлх хэмжээтэй амин агуулсан цахиурын давхар ислийн нано бөөмсийг ашигладаг зөөвөрлөгчийг алифатик азидо хүчлийн N-гидроксисукцинимидын эфирээр боловсруулж, дараа нь өөрчилсөн нуклеозид трифосфатыг (pppNla) гаргаж авах явдал юм. трифенилфосфин/дитиодипиридины холимог, дараа нь үүссэн идэвхтэй дериватив pppN-ийг 3-пропинилоксипропиламинаар инкубаци хийж, дараа нь өөрчлөгдсөн pppN-ийг үүссэн азидаар өөрчилсөн нано хэсгүүдэд 2-4 цагийн турш хөдөлгөөнгүй болгоно.

Энэхүү шинэ бүтээлийг химийн үйлдвэрт устөрөгч агуулсан хийн хольцыг нүүрстөрөгчийн исэлээс устөрөгчжүүлэн метан болгох замаар нарийн цэвэрлэхэд ашиглаж болно. Шинэ бүтээл нь никель нитрат агуулсан уусмалд мөхлөг хэлбэрээр идэвхтэй хөнгөн цагаан исэлд суурилсан зөөгчийг шингээх, дараа нь 100 ° C - 120 ° C-ийн температурт хатаах зэрэг метанацийн процесст катализатор үйлдвэрлэх аргатай холбоотой юм. С ба 450°С-500°С-ийн температурт шингээсэн зөөвөрлөгчийг шохойжуулж, никелийн нитратын уусмалд хувиргах нэмэлтийг оруулдаг - жингийн 0.5-20.0% агууламжтай органик хүчил, бэлэн катализатор нь 2-3 нанометрийн хүрээнд хэвтэх дундаж дээжийн хэмжээтэй NiO нэг талст, NiO агууламж 12.0-25.0 wt.% ба γ-Al2O3 - бусад нь. Техникийн үр дүн нь метанацийн катализатор үйлдвэрлэх аргыг бий болгоход оршино, найдвартай байдал, идэвхжил нэмэгдэж, зардлыг бууруулж, аргыг хэрэгжүүлэх хугацааг богиносгох боломжийг олгодог. 2 цалин файлууд, 1 хүснэгт, 13 pr.

Шинэ бүтээлийг өөрчилсөн нүүрстөрөгчийн нано хоолой үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг өөрчлөх арга нь нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг исэлдүүлэгч бодисын усан уусмал, рН-ийн 10-аас дээш температурт персульфат эсвэл гипохлоритын уусмалаар механик эмчилгээтэй зэрэгцүүлэн эмчлэх явдал юм. Энэхүү шинэ бүтээл нь мэдэгдэж буй аргуудтай харьцуулахад урвалж бага зарцуулдаг, ус болон туйлын органик уусгагчд сайн тархах чадвартай өөрчлөгдсөн нүүрстөрөгчийн нано гуурсуудыг авах боломжийг олгодог. 2 цалин f-ly, 2 өргөн чөлөө.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь олон төрлийн полимер хэрэглээнд тохиромжтой механик, цахилгаан, дулааны өвөрмөц шинж чанараараа алдартай. Янгийн модулийг 1000 ГПа, суналтын бат бэхийг 60 ГПа тус тусын бүтэц дээр хэмжсэн. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь ердийн инженерийн хуванцараас хэд хэдэн удаа өндөр байдаг. Өндөр цахилгаан ба дулаан дамжуулалтыг туршилтаар тогтоосон бөгөөд тэдгээрийн үнэ цэнэ нь металлынхаас давж эсвэл ойртож байна. Орчин үеийн полимер боловсруулах технологид нийцсэн шинж чанар, бүтээгдэхүүний хэлбэрийн энэхүү хослол нь шинэ бүтцийн материалыг бий болгох боломжийг олгодог.

Арилжааны програм
Полимерүүдэд антистатик болон дамжуулагч шинж чанарыг өгөхийн тулд нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг ашиглах нь одоо арилжааны практик болж, электроник, автомашины үйлдвэрлэл зэрэг салбаруудад өргөжин тэлж байна. Зураг 1-д инженерийн термопластик дамжуулалтын ердийн зургийг үзүүлэв. Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойд цахилгаан дамжуулахад хүрэх дүүргэлт нь дамжуулагч нүүрстөрөгчийн хар хоолойноос 5-10 дахин бага байж болно. Үүнтэй төстэй харьцуулалтыг эпокси зэрэг термостат давирхайд хийдэг боловч дүүргэлт нь мэдэгдэхүйц бага байдаг. Энэ үзэгдлийг нэвчилтийн онолоор тайлбарлаж болно: бөөмсүүд бие биентэйгээ маш ойрхон байх эсвэл нэвчих босгонд хүрсэн үед электрон урсгалын зам үүсдэг. Өндөр харьцаатай (урт/диаметр) шилэн бүтэц нь цахилгаан контактуудын тоог нэмэгдүүлж, илүү жигд замыг хангадаг. Эцсийн бүтээгдэхүүн дэх нүүрсустөрөгчийн нано хоолойнуудын геометрийн харьцаа (тарилгын цутгамал хэсгүүд гэх мэт) нь богино нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад ихэвчлэн 100-аас их байдаг.<30) и техническим углеродом (>1). Энэ нь өгөгдсөн эсэргүүцлийн хувьд шаардагдах бага тунг тайлбарлаж байна. Нэвчилт нь давирхайн төрөл, зуурамтгай чанар, полимер боловсруулах арга зэргээс хамаарч өөр өөр байж болно.

Цагаан будаа. 1. Нүүрстөрөгчийн дүүргэгчийн агууламжаас цахилгаан дамжуулах чадварын хамаарал: нүүрстөрөгчийн нано хоолой, өндөр дамжуулагч нүүрстөрөгчийн хар, стандарт нүүрстөрөгчийн хар.

Дүүргэгчийн агууламжийг бууруулснаар боловсруулалт сайжрах, гадаргуугийн харагдах байдал, унжилтыг багасгах, чадвар нэмэгдсэнанхны полимерийн механик шинж чанарыг хадгалах. Эдгээр давуу талууд нь олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг дамжуулагч полимер хэрэглээнд нэвтрүүлэх боломжийг олгосон, Хүснэгт 1. Эдгээр хэрэглээнд тэд өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай нүүрстөрөгчийн хар ба карбон фибр зэрэг нэмэлтүүдтэй өртөг/гүйцэтгэлийн үндсэн дээр эсвэл өвөрмөц шинж чанараараа өрсөлдөх боломжтой. Бүтээгдэхүүний техникийн үзүүлэлтүүдэд хүрэх боломжгүй эсвэл тохирохгүй шинж чанарууд.

Хүснэгт 1. Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолой бүхий дамжуулагч полимерүүдийн арилжааны хэрэглээ.

Зах зээл	Өргөдөл	Нүүрстөрөгчийн нано хоолойд суурилсан найрлагын шинж чанарууд
Машинууд	Түлшний системийн эд анги ба түлшний шугам (холбогч, насосны эд анги, O-цагираг, хоолой), цахилгаан будгийн гадна биеийн хэсгүүд (бампер, толин тусгал, түлшний савны таг)	Нүүрстөрөгчийн хартай харьцуулахад шинж чанарын тэнцвэрийг сайжруулсан, том хэсгүүдэд дахин ашиглах боломжтой, деформацид тэсвэртэй
Электроник	Технологийн багаж хэрэгсэл, тоног төхөөрөмж, өргүүрийн кассет, туузан дамжуулагч, холбогч блок, цэвэр өрөөний тоног төхөөрөмж	Нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад нэгдлүүдийн цэвэршилт, гадаргуугийн эсэргүүцлийг хянах, нимгэн эд ангиудыг цутгахад боловсруулах чадвар, деформацид тэсвэртэй, тэнцвэртэй шинж чанар, нүүрстөрөгчийн утастай харьцуулахад хуванцар нэгдлүүдийн өөр боломжууд.

Олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойг хуванцар эсвэл эластомерт оруулах нь резинэн нэгдлүүд болон термопластикуудад хэрэглэгддэг харьцангуй стандарт төхөөрөмжүүд, тухайлбал, нарийн шурагтай экструдер, хаалттай резин холигч зэрэгт тулгуурладаг. Наноцилийн олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудыг нунтаг (Nanocyl® 7000) эсвэл термопластик баяжмал (PlastiCyl™) хэлбэрээр нийлүүлж болно.

Нийлмэл материалыг бүтцийн зориулалтаар ашиглах
Нүүрстөрөгчийн нано хоолойны онцгой хүч чадал нь бүтээхэд ашигтай хэрэглээ юм янз бүрийн төрөлнүүрстөрөгчийн утас, эпокси давирхайгаар хийсэн нийлмэл материалд суурилсан спортын бараа. Биндэрийн үе шаттай (эпокси эсвэл полиуретан гэх мэт) холболтыг хөнгөвчлөх, холболтыг сайжруулахын тулд нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг ихэвчлэн гадаргуу дээр химийн аргаар өөрчилдөг. Шилэн хүчитгэсэн нийлмэл материал дээр хэмжсэн ердийн сайжруулалт нь бат бэх ба ачаалалд 10-50% байдаг. Энэхүү арматурын түвшин нь өгөгдсөн нийлмэл материалын хувьд чухал ач холбогдолтой байж болох бөгөөд ихэвчлэн давирхайн шинж чанараар хязгаарлагддаг.

Шинэ бүтээн байгуулалтууд
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой зэрэг онцгой нимгэн дамжуулагч бүтцийн сүлжээ нь байнгын дамжуулалт бүхий антистатик тунгалаг, дамжуулагч бүрээс, сайжруулсан механик шинж чанар, химийн эсэргүүцлийг сайжруулсан нимгэн хальсан технологид шинэ боломжийг олгодог. Өндөр дамжуулалттай тунгалаг хальсны технологиуд одоогоор боловсруулагдаж байгаа бөгөөд ойрын ирээдүйд хавтгай дэлгэцэнд ил тод электрод хийхэд ашигладаг индий цагаан тугалганы исэл цацах технологи, уян дэлгэц гэх мэт илүү хязгаарлагдмал загвартай өрсөлдөх болно.
Хөгжүүлсэн орчин үеийн технологиолон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолой ашиглан цаас үйлдвэрлэх. Ийм цаасыг машины толин тусгалыг мөсжилт, шалны халаалт болон бусад халаалтын төхөөрөмжөөс хамгаалахын тулд илүү уян хатан дулаан тусгаарлагч бүрээсийг бий болгоход ашигладаг.
Полимерт олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг бага зэрэг нэмснээр олж авсан шинэ шинж чанарууд, тухайлбал галд тэсвэртэй, ялзралд тэсвэртэй, орчин үеийн байгаль орчны шаардлагад илүү нийцсэн, сайжруулсан шинэ бүтээгдэхүүнийг бий болгоход хүргэж болзошгүй шинэ шинж чанаруудын талаар судалгаа хийж байна. одоо байгаа материалтай харьцуулахад гүйцэтгэл, зардлын хэмнэлттэй.

Хүчитгэсэн эластомер
Нүүрстөрөгчийн хар болон бусад нунтаг дүүргэгчийг дугуй болон бусад үйлдвэрлэлийн каучукуудад резинийг бэхжүүлэхэд өргөн ашигладаг. Найрлага нь хүч чадал, хөшүүн чанарыг шаардлагатай түвшинд (жингийн 50% -иас дээш) нэмэгдүүлэхийн тулд дүүргэгчийг их хэмжээгээр агуулж болох боловч зарим хэрэглээнд уян хатан чанаргүй байж болно. 5-10%-ийн дүүргэлтийг Nanocyl® 7000 гэх мэт олон ханатай нүүрстөрөгчийн нано хоолойгоор солих нь ижил төстэй бат бэх, хөшүүн чанар бүхий өндөр үзүүлэлттэй эластомеруудыг уян хатан чанараар нь сайжруулж, уламжлалт материалтай харьцуулшгүй механик шинж чанарын шинэ тэнцвэрийг бий болгож чадна.

Нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг арилжааны зорилгоор ашиглах нь одоо бодит байдал болж, хүмүүсийн анхаарлыг улам ихээр татаж байна. Энэ нь тэдгээрийг үйлдвэрлэлийн стандартаар зохицуулагддаг бусад сонголтуудтай өрсөлдөхүйц нэмүү өртөг шингэсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон салбарынхан хүлээн зөвшөөрдөг гэсэн үг юм. Одоогийн байдлаар нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудын шинэ ашигтай, урьдчилан таамаглах боломжгүй шинж чанаруудын талаар судалгаа хийгдэж байгаа бөгөөд энэ нь полимерийн үйлдвэрлэлд нэвтрэх боломжийг өргөжүүлэх болно.