16:52 Вуглецеві нанотрубки | |
 Пре фікс «нано» (від грецького nanos – кар лик, гномик, 10 –9 м, або 1 мільярдна частина метра) за останні двадцять п’ять років увійшов у наукову терміно логію. Слова нанонаука, нанотехнології, нанобіологія, нанобіотехнологія, нано електроніка, наномедицина, нанофарма кологія, нанофармація заповнили сто рінки наукових та науково-популярних журналів, багатьох газет, передач радіо, телебачення Вуглецеві нанотрубки - це протяжні циліндричні структури діаметром від одного до декількох десятків нанометрів (10^-9=0.000000001 м) і завдовжки до декількох сантиметрів, що складаються з однієї або декількох згорнутих в трубку гексагональних графітових площин і напівсферичної головки на кінці. Вуглецеві нанотрубки – це штучно отримана структура, що являє собою сукупність атомів у вигляді трубок з порожниною всередині довжиною до 100 нм і діаметром 1–2 нм. Трубчата форма має три контактні поверхні: зовнішню, внутрішню поверхні та кінці трубок. Ідеальна нанотрубка є згорнутою в циліндр графітовою площиною, тобто поверхню, що викладена правильними шестикутниками, в вершинах яких розташовані атоми вуглецю. Властивості нанотрубок. Фізико-хімічні властивості. Ці властивості обумовлені високою міцністю вуглець-вуглецевих зв’язків, сітчастою гексагональною будовою і відсутністю дефектів, а також тим, що довжина нанотрубок в десятки разів перевищує діаметр. Нанотрубки в 10 разів міцніші і в 6 разів легші за сталь. При механічному навантаженні, яке перевищує критичне, при дії тепла і випромінювання вони перебудовуються – властивість «самолікування», яка пов’язана з тим, що при сильній деформації гексагональної структури утворюється дефект у вигляді конденсованої пари п’ятичленного чи семичленного циклу. Такі дефекти переміщуючись по поверхні перегруповують атоми. Саме таким чином реставрується первинна форма поверхні нанотрубки. В залежності від діаметра і хірального кута, одна третина нанотрубок малого діаметра має металічні властивості, в той час як інші дві третини являються прямозонними напівпровідниками. Всі armhair і одна третина zigzag володіють металічними властивостями. Тому можна вважати, що вуглецеві нанотрубки являються металами і напівпровідниками одночасно. Електричні властивості. Ці властивості нанотрубок пов’язані з тим, що атоми вуглецю мають потрійну координацію, а тому нанотрубки – це ароматичні системи, у яких три із чотирьохвалентних електронів беруть участь в утворенні сигма(σ)-зв’язків, а четвертий утворює пі(π)-зв’язок. Саме пі(π)-електрони завдяки слабким зв’язкам переносять заряд. Це пояснює електричні властивості нанотрубок. Завдяки великому відношенню довжини трубок до їх діаметра, нанотрубки мають перколяційні властивості. «Перколяція» – про- тікання і фільтрація рідини в пористих матеріалах, а також протікання струму в неоднорідних матеріалах. Введення навіть невеликої кількості провідникових трубок в діоелектричні матеріали значно покращує їхні властивості (додавання в резину або пластик 0,1–0,2 % призводить до покращання електропровідності такого композиційного матеріалу в 103 разів. Нанотрубкам властивий ефект автоелектронної емісії. Якщо трубку помістити вздовж ліній електричного поля, то на її кінці напруга буде прямопропорційно залежати від того, наскільки тонкою є нанотрубка. Нанотрубки характеризуються вираженою чутливістю до механічної напруги (різке зменшення провідності при невеликому згинанні нанотрубки), тобто, з одного боку маємо справу з перетворювачем механічних коливань в електричний сигнал, а з іншого – датчик найменших деформацій. Оптичні властивості нанотрубок. Через те, що напівпровідникові нанотрубки є напівпровідниками, в них проходить рекомбінація електроннодіркових пар, що призводить до ефективного вивільнення фотона – випромінювальної рекомбінації. Тому нанотрубки включені в число матеріалів оптоелектроніки. | |
|
| |
| Всього коментарів: 0 | |