Ж. Физ. Хим. т. 26 вып. 1, 1952, с.
88 - 95Первые детальные исследования структуры НТ
ИФХ АН СССР
Конец XIX в. – первый патент (США).
История открытия нанотрубок
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Углеродные нанотрубки
Содержание
- 1. Углеродные нанотрубки
- 2. х20000Л. В Радушкевич, В.
- 3. 1982 г. – получение многослойных УНТ,
- 4. Публикации Патент № 3-313663 (31 окт. 1991 г.; Япония)
- 5. Рис.
- 6. Слайд 6
- 7. Слайд 7
- 8. Геометрическая структура нанотрубок
- 9. Три формы цилиндрических однослойных нанотрубок: Бездефектные углеродные
- 10. Углеродные нанотрубы (SWNT) Кресло (n,n) – металлические
- 11. 1.38 - сурет. негізгі КҚКНТ–дің құрылысы сызбанұсқасы:
- 12. Микроскопическое изображение одностеночных и многостеночных нанотрубок Рис.1.
- 13. Многослойные углеродные нанотрубки
- 14. Многослойные УНТ
- 15. Тонкие многослойные УНТ
- 16. Сростки двух- и трехслойных нанотрубок
- 17. Методы синтеза нанотрубок
- 18. Методы синтез УНТ Физические - испарение графитового
- 19. Метод лазерной абляцииРис.3. Схема установки для получения
- 20. Разрядно-дуговой методРис.4. Камера для разрядно-дугового метода получения
- 21. 75 нм б а
- 22. Метод химического осаждения из пара Рис.7. Схема установки для получения нанотрубок методом химического осаждения из пара
- 23. Рис.8 . Микроскопическое изображение нанотрубок, выращенных методом химического осаждения из пара.
- 24. Виды нанотрубок CVD -метод
- 25. Схема и фотография горелки на встречных струях
- 26. Применение нанотрубок
- 27. Механические свойства материаловМодуль Юнга ОУНТ (10,10) 640
- 28. МакроволокнаОбъемные материалыПокрытия“Нанометровые” свойстваПереход от нано- к макроуровню
- 29. ДиодыРис.16. Влияние эффекта семиугольник-пятиугольник на геометрию нанотрубки
- 30. ТранзисторыРис.18. Первый транзистор p типа на основе
- 31. Рис. 20. Полевой нанотранзистор с каналом 106.
- 32. Светодиод Рис.21. Схема работы излучателя света на базе углеродной нанотрубки
- 33. Нановесы и нанопинцет Рис.25. Изображение нановесовРис. 26.Изображение нанопинцета: внешний вид (сверху) и принцип действия (снизу)
- 34. Зонд для сканирующего микроскопа Рис.27. Изображение вольфрамового
- 35. Волокна, навитые из УНТ матов
- 36. Многофункциональные УНТ пряжи выполненной в микромасштабе по древней технологии
- 37. Основные свойства и потенциальные приложения УНТМеханические В
- 38. Физико-химическиеБольшая поверхность (100-1000 м2/г) Хранение молекул внутри
- 39. Көміртекті наноматериалдар химиясыКНТ химиясы деп оларды алу,
- 40. Наноматериалдарды функциализациялауҚұрамында оттек бар топтардың әртүрлі таиғаты
- 41. КНМ функциализациялау кезінде –С(О)ОН тобы түзілетіндігін ИҚ–
- 42. Қышқылдық функционалды топтардың реакцияларыАлдыңғы бөлімде КНМ өңдеу
- 43. Наноматериалдардың ішкі қуыстарын толтыруКНТ ішкі қуыстарын
- 44. C60@КНТ
- 45. Скачать презентанцию
х20000Л. В Радушкевич, В. М Лукъянович. Ж. Физ. Хим. т. 26 вып. 1, 1952, с. 88 - 95 Первые детальные исследования структуры НТИФХ АН СССРКонец XIX
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2 х20000
Л. В Радушкевич, В. М Лукъянович.
Слайд 31982 г. – получение многослойных УНТ,
«фибрилл» каталитическим пиролизом
(Г. Теннент, Хайперион Кэтелисиз,
США).1983 г. – начало производства многослойных
УНТ (Хайперион Кэтелисиз, США).
1987 г. – патент 5 853 877 (Хайперион Кэтелисиз, США).
1990-е гг. – первое лабораторное производство в России
(Новосибирск, КВУ).
История нанотрубок
Слайд 9Три формы цилиндрических однослойных нанотрубок:
Бездефектные углеродные нанотрубки – цилиндрические
частицы из свернутых графенов. Могут быть бесшовными или представлять собой
рулон.
Слайд 10Углеродные нанотрубы (SWNT)
Кресло (n,n) – металлические
Зигзаг (n,0)
– преимущественно полупроводники
Хиральные (n,m) nm – преимущественно полупроводники
и диэлектрики Правило:
Если (n-m)=3k – нанотрубка является металлической
do = 0,142 nm
Слайд 111.38 - сурет.
негізгі КҚКНТ–дің құрылысы сызбанұсқасы:
а – «орыс
қаптамасы»,
б – рулон тәрізді, в – «папье–маше»
Слайд 12Микроскопическое изображение одностеночных и многостеночных нанотрубок
Рис.1. Микроскопическое изображение
одностеночной нанотрубки
Рис.2. Микроскопическое изображение многостеночных нанотрубок из пяти (а), двух
(b) и семи (с) графитовых слоев. 
Слайд 18Методы синтез УНТ
Физические - испарение графитового анода при спец условиях
(контроль давления, катализа, газа в камере реактора и т.п.).
Необходимая для процесса энергия обеспечивается: электричеством (дуг разряд), лазером или солнечной энергией ... Эти методы дают особенно для ОСНТ хорошие структурные свойства. Наиболее скоростной - метод дугового разряда (ДР). В таком процессе при высоком напряжении идет сгорание угольного стержня и катализатора.Метод ДР позволяет получать наиболее высокие количества материала обладающего очень хорошим качеством структуры НТ После производства к сожалению, в НТ и между ними остаются частицы катализатора. Чтобы их удалить требуется специальная очистка.
Химические - УНТ получают благодаря химическому разложению газа, содержащего углерод, при спец условиях (скорости потока, температуры, давления...)- химическое из пара осаждение - CVD.
Этот процесс позволяет получать большие количества УНТ, которые. к сожалению, часто содержат много структурных дефектов, понижающих их проводимость
Слайд 19Метод лазерной абляции
Рис.3. Схема установки для получения нанотрубок методом лазерной
абляции, Р =500-665 Торр, Т=1200оС в течении нескольких часов Выход УНТ
96% и более При металло-графитовом композите (Ni, Co) выход ОУНТ – до 50%
Слайд 20Разрядно-дуговой метод
Рис.4. Камера для разрядно-дугового метода получения нанотрубок в атмосфере
гелия при Р=500 Торр, включающая анод и катод из графита,
источник напряжения и насос Выход УНТ – 20-40% Для выхода ОУНТ – Fe Ni, Co и др.Рис.5. Сотовая структура в пучке нанотрубок.
Слайд 21
75 нм
б
а
в
Рис.6. Электронно-микроскопическое изображение
сажевого конденсата (а),
электродного конденсата (б) и нанотрубки, входящей в
состав электродного конденсата (в)
Слайд 22Метод химического осаждения из пара
Рис.7. Схема установки для получения
нанотрубок методом химического осаждения из пара
Слайд 23Рис.8 . Микроскопическое изображение нанотрубок, выращенных методом химического осаждения из
пара.
Слайд 25Схема и фотография горелки на встречных струях для получения нанотрубок
при атмосферном давлении
Параметры эксперимента
Соотношение С3Н8:О2
от 2:1 до 1:5Температура пламени - Т=900-1150оС
Расход С3Н8 – 130-1000 см3/мин
Расход О2 – 130-1000 см3/мин
Расход N2 – 50-200 см3/мин
Катализаторы:
- раствор Fe(CO)5,
- спиртовой раствор Ni(NO3)2×6H2O,
- нихромовая проволочка, состав:
52% Ni + 18% Cr + 26% Fe + 2,1% Al + 1,3% Si
Слайд 27Механические свойства материалов
Модуль Юнга ОУНТ (10,10) 640 ГПа (расч.) Расчет
для бездефектных - 1.25 ТПа
Сростки ОУНТ диаметром 15 –
20 нм модуль Юнга около 100 ГПа, предел прочности при растяжении 15-52 ГПа (деформация 5.3%), МУНТ – 11-63 ГПа (12%). МУНТ, модуль Юнга 1.8 ТПа (расч.), 1.3 ТПа (изм.) У углеродных волокон до 800 ГПа
Слайд 29Диоды
Рис.16. Влияние эффекта семиугольник-пятиугольник на геометрию нанотрубки (а) и энергию
подвижных электронов (б)
Рис.17. Схема работы выпрямляющего диода на изогнутой
нанотрубке со структурным дефектом пятиугольник -семиугольник 
Слайд 30Транзисторы
Рис.18. Первый транзистор p типа на основе углеродных нанотрубок
Рис.19. Полевой
транзистор на полупроводниковой нанотрубке Нанотрубка лежит на непроводящей (кварцевой) подложке
в контакте с двумя сверхтонкими проводами, в качестве третьего электрода (затвора) используется кремниевый слойпервый транзистор p типа на основе углеродных нанотрубок
Слайд 31Рис. 20. Полевой нанотранзистор с каналом
>106. Диаметр SWNT от 0.7 до 1.1 nm, выращены CVD
методом при 700 °C Ток > 15 mkA при напряжении сток-исток 0.4 V.Транзисторы
Слайд 33Нановесы и нанопинцет
Рис.25. Изображение нановесов
Рис. 26.Изображение нанопинцета: внешний вид
(сверху) и принцип действия (снизу)
Слайд 34Зонд для сканирующего микроскопа
Рис.27. Изображение вольфрамового зонда с острием
из наноуглеродной нанотрубки
Рис.28. Изображения исходной многослойной нанотрубки (сверху) и той
же трубки после заточки (внизу), полученные с помощью трансмиссионного электронного микроскопа
Слайд 37Основные свойства и потенциальные приложения УНТ
Механические
В 100 раз прочнее
стали и в 6 раз легче
-
упрочнение композитных материалов, лифт для космоса...высокая гибкость УНТ (в отличие от У волокон)
- приводы
- острия для Атомно-Силовой Микроскопии
Электронные
Металлические или полупроводниковые
- Проводящие пластики (экранирование, предохранение от антистатических разрядов)
- электронные нанокомпоненты (диоды, транзисторы...)
Высокая полевая эмиссия
- электронная пушка , ПЭ дисплей, СТМ и АСМ острия, лампы, рентген- трубки
Слайд 38Физико-химические
Большая поверхность (100-1000 м2/г)
Хранение молекул внутри НТ
Химическое воздействие
на УНТ – закрепление молекул на поверхности НТ
Допирование магнитными наночастицами,
(неуглеродн НТ) хранение водорода
Батареи с более долгим временем жизни
электронные нанокомпоненты, защита материала...
биосенсоры вредных газов, химический анализ...
наноспинтроника
Слайд 39Көміртекті наноматериалдар химиясы
КНТ химиясы деп оларды алу, тазалау, модификациялау, солюбилизациялау
және полимерлеу үдерістерін, сонымен бірге түрлендірілген, солюбизирленген, супрамолекулярлық және полимерленген
КНТ морфологиясы мен құрылымын айтады.Оларды түрлендіру бірнеше әдіспен жолмен жүргізілуі мүмкін:
біртіндеп тотықтыру арқылы жабық түтікшелерді ашу;
функциализация (КНТ-ге функционалды топтарды байланыстыру);
КНТ-мен байланысқан функционалды топтардың реакциялары;
Түтікшелерді әртүрлі қосылыстармен толтыру;
Көміртек атомдарын басқа элемент атомдарымен алмастыру;
Түтікшелердің ван-дер-ваальс қабаттарына атомдар мен молекулаларды интеркалирлеу;
Газдар мен булардың адсорбциясы мен хемосорбциясы;
Түтікшелердің сыртқы қабаттарын басқа қосылыстармен қаптау және оларды матрица ретінде қолдану.
Слайд 40Наноматериалдарды функциализациялау
Құрамында оттек бар топтардың әртүрлі таиғаты болады (4.1- сурет).
Қышқылдармен әрекеттесу барысында КНТ беттерінде негізінен –С(О)ОН, >С=О, және ≡С-ОН
топтары түзіледі, олардың қатынасы 4:2:1 шамасына жақын болады да, жалпы концентрациясы 7 мол. %, немесе 1г. массаға 1021 дейін болуы мүмкін. Тотықтырудың бірдей шарттары кезінде түзілетін топтардың концентрациясы КНТ диаметрі, ұзындығы, бастапқы ақау дәрежесіне және үдеріс ұзақтығына тәуелді болады.Құрамында оттек бар фунционалды топтар: а- карбоксильді, б- кетонды, в- эфирлі, г- ангидридті, д- хинонды, е- фенолды, ж- гидрохинонды, з- лактонды
Слайд 41КНМ функциализациялау кезінде –С(О)ОН тобы түзілетіндігін ИҚ– спектрлерде υС=О=1614-1620 см-1
(–СОО–) және υС=О=1710-1735 см-1 (–СООН), сонымен қатар 1585–1590, 1200–1205 және
1080 см-1 сипаттамалық жолақтардың болуы дәлелдейді. Эфирлі топтардың тербелістеріне С-О-С 1207 см-1 (асим.) және см-1 (сим.) жолақтары сәйкес келеді, эпоксидті топтардың тербелістеріне 1267 және 822 см-1 жолақтары, -ОН тобының тербелісіне 3350 -3500 см-1 жолақтары сәйкес келеді. –СН топтары болған жағдайда 2820-2950 см-1 жолақтары, сонымен бірге 1450-1470 см-1 жолақтары байқалады. 4.2– суретте каталитикалық пиролиз әдісімен синтезделіп, азот қышқылы ерітіндісінде қайнатылып функциализацияланған ККНТ спектрі келтірілген.
Слайд 42 Қышқылдық функционалды топтардың реакциялары
Алдыңғы бөлімде КНМ өңдеу кезінде түзілетін әртүрлі
топтардың қатынасы туралы тоқталған болатынбыз. Түзілген функцияланған КНМ NаВН4-пен өңдеу
карбоксилді топты гидроксильді топқа дейін тотықсыздандыратыны анықталған.Карбоксильді топтар басқа реакцияларда белсенділік көрсетеді. Қыздыру кезінде топтар өзара әрекеттеседі де, суды бөліп карбоксильденген КНТ өзара жалғайды. Сонымен бірге бұл кезде сутектік байланыс та түзілуі мүмкін. КНТ ұштарындағы карбоксильді топтар әрекеттескенде диаметрі 540 нм болатын сақиналар түзілуі мүмкін. Дәл осындай ұштардағы карбоксильді топтар әрекеттесуі нәтижесінде өсінділері бар КНТ түзілуіне алып келеді.
Белгілі бір шарттар орындалғанда тікелей амидтеу
-СООН + Н2NR → -СОNНR + Н2О
және этерификация реакциялары өтеді:
-СООН + НОR → -СООR + Н2О
Слайд 43
Наноматериалдардың ішкі қуыстарын толтыру
КНТ ішкі қуыстарын толтыру (инкапсулалау) белгілі бір
пішіні мен мөлшерлері бар наноқұрылымды заттар мен материалдарды матрицалық синтездеу
әдісі түтікшелердің электрондық қасиеттерін өзгерту әдісі ретінде қызығушылық тудыруда. КНТ толтыру нанокомпозиттер мен әртүрлі мақсаттағы құралдар жасауға арналған гибридті материалдардың жиынтығын кеңейтуге мүмкіндік береді. Толтырылған КНТ әмбебап катализаторлар мен сорбенттер ретінде пайдаланылуы мүмкін.Толтыру арқылы алынған қосылыстар мөлшерлік әсерлерді зерттеу үшін қолайлы обьект болып табылады. Бұл материалдардағы көміртекті қаптаманы жою арқылы қосылыстарды бос күйінде бөліп алып, функционалды материалдар немесе құралдар, сонымен қатар нанотехнологиялық процестерде «құрылысшы блоктар» ретінде қолдануға болады.
Толтырылған КНТ-ді бейнелеуге Ag@КНТ, C60@КНТ типті формулалар қолданылады.
