De Kolnanorör de är mycket små och mycket tunna rör eller cylindrar som endast består av kolatomer (C). Dess rörformade struktur är endast synlig genom elektronmikroskop. Det är ett helt svart material, som består av mycket små buntar eller buntar av flera dussin nanorör, intrasslade med varandra och bildar ett komplicerat nätverk..
Prefixet "nano" betyder "väldigt litet." Ordet "nano" som används vid mätning betyder att det är en miljarddel av en mätning. Till exempel är en nanometer (nm) en miljarddel av en meter, det vill säga 1 nm = 10-9 m.
Varje litet kolnanorör består av ett eller flera ark grafit lindade runt sig själva. De klassificeras i enväggiga nanorör (ett valsat ark) och flerväggiga nanorör (två eller flera cylindrar inuti varandra).
Kolnanorör är mycket starka, har hög motståndskraft mot att bryta och är mycket flexibla. De leder värme och el mycket bra. De utgör också ett mycket lätt material.
Dessa egenskaper gör dem användbara inom olika tillämpningsområden, såsom fordons-, flyg- och elektronikindustrin, bland andra. De har också använts inom medicin, till exempel för att transportera och leverera cancerläkemedel, vacciner, proteiner etc..
Emellertid måste hanteringen ske med skyddsutrustning eftersom de vid inandning kan orsaka lungskador..
Artikelindex
Det finns olika åsikter i vetenskapssamhället om vem som upptäckte kolnanorör. Även om det finns många forskningsdokument om dessa material nämns bara några viktiga datum nedan..
- 1903 observerade den franska forskaren Pélabon kolfilament i ett prov (elektronmikroskop fanns ännu inte tillgängliga just nu).
- 1950 studerade fysikern Roger Bacon från företaget Union Carbide vissa prover av kolfibrer och observerade bilder av nano-fluff eller nanobigots. nanowhiskers) rak och ihålig.
- 1952 publicerade de ryska forskarna Radushkevich och Lukyanovich bilder av bilder av kolnanorör syntetiserade av sig själva och erhölls med ett elektronmikroskop, där det tydligt observeras att de är ihåliga.
- 1973 slutförde ryska forskare Bochvar och Gal'pern en serie beräkningar av energinivåerna i molekylära orbitaler som visar att grafitark kan vrida sig till "ihåliga molekyler"..
- 1976 observerade Morinobu Endo kolfibrer med ett ihåligt centrum producerat av pyrolys av bensen och ferrocen vid 1000 ° C (pyrolys är en typ av sönderdelning som uppstår vid uppvärmning till mycket höga temperaturer i frånvaro av syre).
- 1991 gick entusiasmen för kolnanorör efter att Sumio Iijima syntetiserade kolnålar gjorda av ihåliga rör med hjälp av den elektriska ljusbågstekniken..
- 1993 upptäckte Sumio Iijima och Donald Bethune (som arbetade oberoende av varandra) samtidigt enväggiga kolnanorör..
Enligt vissa informationskällor bör kanske krediten för upptäckten av kolnanorör ges till de ryska forskarna Radushkevich och Lukyanovich 1952.
Man tror att de inte fick sin förtjänade kredit eftersom den så kallade "kalla kriget" fanns och västerländska forskare inte hade tillgång till ryska artiklar. Dessutom visste inte många att översätta från ryska, vilket försenade ännu mer att deras forskning kunde analyseras utomlands..
I många artiklar sägs det att Iijima var den som upptäckte kolnanorör 1991. Vissa forskare uppskattar dock att effekterna av Iijimas arbete beror på det faktum att vetenskapen redan hade nått en tillräcklig grad av mognad för att inse nanorör. nanomaterial.
Det finns de som bekräftar att fysiker under de senaste decennierna i allmänhet inte läste artiklar i kemitidskrifter, där kolnanorör redan diskuterades, och att de därför "blev förvånade" över Iijimas artikel.
Men allt detta minskar inte den höga kvaliteten på Iijimas arbete från 1991. Och åsiktsskillnaden kvarstår.
- Kolnanorör eller CNT. Kolnanorör).
- Enväggiga kolnanorör eller SWCNT. Enväggiga kol NanoTubes).
- Flerväggiga kolnanorör eller MWCNT. NanoTubes med flera väggar).
Kolnanorör är mycket fina och små rör eller cylindrar vars struktur endast kan ses med ett elektronmikroskop. De består av ett ark grafit (grafen) rullat in i ett rör.
De är urholkade cylindriska molekyler som enbart består av kolatomer. Kolatomer är ordnade i form av små hexagoner (6-sidiga polygoner) som liknar bensen och länkas samman (kondenserade bensenringar).
Rören kan eller kanske inte vara anslutna vid sina öppningar och kan vara extremt långa jämfört med diametrarna. De motsvarar grafitark (grafen) rullade i sömlösa rör.
CNT är polyaromatiska strukturer. Bindningarna mellan kolatomer är kovalenta (det vill säga de är inte joniska). Dessa länkar ligger inom samma plan och är mycket starka.
Styrkan hos C = C-obligationerna gör CNT: er mycket styva och starka. Med andra ord är väggarna i dessa rör väldigt starka..
Fogar utanför planet är mycket svaga, vilket innebär att det inte finns några starka fogar mellan ett rör och ett annat. De är dock attraktiva krafter som möjliggör bildandet av buntar eller buntar av nanorör..
Kolnanorör är uppdelade i två grupper: enkelväggiga nanorör eller SWCNT. Enväggigt kol NanoTube) och flerväggiga nanorör eller MWCNT. NanoTube med flera väggar).
Enväggiga kolnanorör (SWCNT) består av ett enda grafenark rullat in i en cylinder, där sexkantarnas toppar passar perfekt för att bilda ett sömlöst rör.
Flerväggiga kolnanorör (MWCNT) består av koncentriska cylindrar placerade runt ett gemensamt ihåligt centrum, det vill säga två eller flera ihåliga cylindrar placerade varandra..
Beroende på hur grafenarket rullas, kan mönstret som bildas av hexagonerna i CNT: erna vara stolformat, sicksackformat och spiralformat eller kiralt. Och detta påverkar dess egenskaper.
Kolnanorör är fasta. De samlas för att bilda buketter, buntar, buntar eller "strängar" av flera dussin nanorör, intrasslade med varandra och bildar ett mycket tätt och komplicerat nätverk.
De har en draghållfasthet som är större än stålets. Detta innebär att de har ett högt motstånd mot att bryta när de utsätts för stress. I teorin kan de vara hundratals gånger starkare än stål.
De är väldigt elastiska, de kan böjas, vridas och vikas utan skador och sedan återgå till sin ursprungliga form. De är väldigt lätta.
De är bra ledare för värme och elektricitet. De sägs ha mycket mångsidigt elektroniskt beteende eller ha hög elektronisk ledningsförmåga.
Rör av CNTs vars hexagoner är ordnade i form av en fåtölj har metalliskt beteende eller liknande det för metaller.
De som är ordnade i sicksack och spiralform kan vara metalliska och halvledare.
På grund av styrkan hos bindningarna mellan deras kolatomer kan CNT motstå mycket höga temperaturer (750 ° C vid atmosfärstryck och 2800 ° C under vakuum)..
Ändarna på nanorören är kemiskt mer reaktiva än den cylindriska delen. Om de utsätts för oxidation oxideras ändarna först. Om rören är stängda öppnar ändarna.
Vid behandling med salpetersyra HNO3 eller svavelsyra HtvåSW4 under vissa förhållanden kan CNT bilda grupper av karboxyltyp -COOH eller kinontypgrupper O = C-C4H4-C = O.
CNT med mindre diametrar är mer reaktiva. Kolnanorör kan innehålla atomer eller molekyler av andra arter i sina inre kanaler.
På grund av det faktum att CNT inte har någon funktionell grupp på ytan är det mycket hydrofobt, det vill säga det är extremt dåligt kompatibelt med vatten och är inte lösligt i det eller i icke-polära organiska lösningsmedel..
Men om de reageras med vissa föreningar kan CNT bli lösliga. Till exempel med salpetersyra HNO3 kan lösas i vissa lösningsmedel av amidtyp under vissa betingelser.
Rena kolrör är bioinkompatibla, vilket innebär att de inte är kompatibla eller relaterade till liv eller levande vävnader. De genererar ett immunsvar från kroppen, eftersom de anses vara aggressiva element.
Av denna anledning modifierar forskare dem kemiskt på ett sådant sätt att de accepteras av kroppens vävnader och kan användas i medicinska tillämpningar..
De kan interagera med makromolekyler som proteiner och DNA, vilket är det protein som utgör generna hos levande varelser.
Kolnanorör erhålls från grafit med olika tekniker såsom förångning med laserpulser, urladdningar av elektrisk båge och kemisk ångavsättning..
De har också erhållits från en högtrycksström av kolmonoxid (CO) genom katalytisk tillväxt i gasfasen..
Förekomsten av metalliska katalysatorer i vissa produktionsmetoder hjälper till att anpassa flerväggiga nanorör.
Ett kolnanorör är dock inte en molekyl som alltid visar sig vara densamma. Beroende på beredningsmetoden och förhållandena erhålls de med olika längd, diameter, struktur, vikt och som ett resultat uppvisar de olika egenskaper..
Egenskaperna hos CNT gör dem lämpliga för en mängd olika användningsområden.
De har använts i konstruktionsmaterial för elektronik, optik, plast och andra produkter inom nanoteknik, flyg- och fordonsproduktion..
CNT har kombinerats med polymerer för att göra högpresterande förstärkta polymertyger och fibrer. Till exempel har de använts för att förstärka polyakrylnitrilfibrer för försvar..
Blandningar av CNT med polymerer kan också utformas för att ha olika elektriskt ledande egenskaper. De förbättrar inte bara styrkan och styvheten hos polymeren utan tillför också elektriska konduktivitetsegenskaper.
Fibrer och tyger tillverkas också av CNT med liknande styrkor som aluminium och kolstål, men som är mycket lättare än dessa. Kroppsskydd har utformats med sådana fibrer.
De har också använts för att få mer motståndskraftig keramik.
Kolnanorör har stor potential inom vakuumelektronik, nanodenheter och energilagring.
CNT kan fungera som dioder, transistorer och reläer (elektromagnetiska enheter som möjliggör öppning och stängning av elektriska kretsar).
De kan också avge elektroner när de utsätts för ett elektriskt fält eller om en spänning appliceras..
Användningen av CNT i gassensorer gör att dessa kan vara små, kompakta och lätta och att de kan kombineras med elektroniska applikationer.
Den elektroniska konfigurationen av CNT gör sensorerna mycket känsliga för extremt små mängder gaser och dessutom kan CNT anpassas kemiskt för att detektera specifika gaser..
På grund av sin höga ytarea, utmärkta kemiska stabilitet och elektronrika polyaromatiska struktur kan CNTs adsorbera eller konjugera med en mängd olika terapeutiska molekyler, såsom läkemedel, proteiner, antikroppar, enzymer, vacciner etc..
De har visat sig vara utmärkta medel för transport och leverans av läkemedel, som tränger direkt in i cellerna och håller läkemedlet intakt under dess transport genom kroppen..
Det senare gör det möjligt att minska dosen av läkemedlet och dess toxicitet, särskilt cancerläkemedel..
CNT har visat sig vara användbara i terapier mot cancer, infektioner, vävnadsregenerering, neurodegenerativa sjukdomar och som antioxidanter..
De används också vid diagnos av sjukdomar, i vissa analyser, såsom biosensorer, läkemedelsseparation och extraktion av biokemiska föreningar..
De används också i ortopediska proteser och som ett stödmaterial för tillväxt av benvävnad..
Deras användning har också föreslagits som material för batteri- och bränslecellsmembran, anoder för litiumjonbatterier, superkondensatorer och kemiska filter..
Deras höga elektriska ledningsförmåga och relativa kemiska tröghet gör dem användbara som elektroder i elektrokemiska reaktioner..
De kan också fästa vid reaktantpartiklar och på grund av sin stora yta kan de fungera som bärare för katalysatorer..
De har också kapacitet att lagra väte, vilket är mycket användbart i fordon som kör på gasen, eftersom det med CNT kan transporteras säkert..
Studier har avslöjat svårigheter att utvärdera CNTs toxicitet. Detta verkar bero på egenskaper som längd, styvhet, koncentration och varaktighet för exponering för CNT. Det beror också på produktionsmetoden och renheten hos CNT..
Det rekommenderas dock att skyddsutrustning används vid hantering av CNT eftersom det finns studier som visar att de liknar asbestfibrer och att inandning av CNT-damm kan orsaka lungskador..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.