Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте www.za4et.net.ru

Промышленность и Производство Промышленность и Производство     Техника Техника

Углеродные нанотрубки: их свойства и применение

Крючки с поводками Mikado SSH Fudo "SB Chinu", №4BN, поводок 0,22 мм.
Качественные Японские крючки с лопаткой. Крючки с поводками – готовы к ловле. Высшего качества, исключительно острые японские крючки,
58 руб
Раздел: Размер от №1 до №10
Фонарь желаний бумажный, оранжевый.
В комплекте: фонарик, горелка. Оформление упаковки - 100% полностью на русском языке. Форма купола "перевёрнутая груша" как у
87 руб
Раздел: Небесные фонарики
Мыло металлическое "Ликвидатор".
Мыло для рук «Ликвидатор» уничтожает стойкие и трудно выводимые запахи за счёт особой реакции металла с вызывающими их элементами.
197 руб
Раздел: Ванная

Углеродные нанотрубки: их свойства и применение Заметка знакомит читателя с удивительным миром нанотрубок - углеродных структур, открытых в 1991 году и активно исследуемых в наши дни. В настоящее время выдвинуты уже сотни различные идей применения нанотрубок в науке и промышленности. О некоторых из этих предложений мы рассказываем в заметке, стараясь при этом подчеркнуть, какие идеи можно реализовать уже сегодня, а какие остаются пока уделом будущего. Многие из перспективных направлений в материаловедении, нанотехнологии, наноэлектронике, прикладной химии связываются в последнее время с фуллеренами, нанотрубками и другими похожими структурами, которые можно назвать общим термином углеродные каркасные структуры. Что же это такое? Углеродные каркасные структуры - это большие (а иногда и гигантские!) молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода. Можно даже говорить, что углеродные каркасные структуры - это новая аллотропная форма углерода (в дополнение к давно известным: алмазу и графиту). Главная особенность этих молекул - это их каркасная форма: они выглядят как замкнутые, пустые внутри "оболочки". Самая знаменитая из углеродных каркасных структур - это фуллерен C60 (Рис.1а), абсолютно неожиданное открытие которого в 1985 году вызвало целый бум исследований в этой области (Нобелевская премия по химии за 1996 год была присуждена именно первооткрывателям фуллеренов Роберту Керлу, Гарольду Крото и Ричарду Смалли). В конце 80-х, начале 90-х годов, после того как была разработана методика получения фуллеренов в макроскопических количествах, было обнаружено множество других, как более легких, так и более тяжелых фуллеренов: начиная от C20 (минимально возможного из фуллеренов) и до C70, C82, C96, и выше (некоторые из них показаны на Рис.1). Однако разнообразие углеродных каркасных структур на этом не заканчивается. В 1991 году, опять-таки совершенно неожиданно, были обнаружены длинные, цилиндрические углеродные образования, получившие названия нанотрубок (Рис.2). Визуально, структуру таких нанотрубок можно представить себе так: берем графитовую плоскость, вырезаем из нее полоску и "склеиваем" ее в цилиндр (предостережение: такое сворачивание графитовой плоскости - это лишь способ представить себе структуру нанотрубки; реально нанотрубки растут совсем по-другому). Казалось бы, что проще - берешь графитовую плоскость и сворачиваешь в цилиндр! - однако до экспериментального открытия нанотрубок никто из теоретиков их не предсказывал! Так что ученым оставалось только изучать их - и удивляться! А удивительного было много. Во-первых, разнообразие форм: нанотрубки могли быть большие и маленькие, однослойные и многослойные, прямые (Рис.2а, б) и спиральные (Рис.2в). Во-вторых, несмотря на кажущуюся хрупкость и даже ажурность, нанотрубки оказались на редкость прочным материалом, как на растяжение, так и на изгиб. Более того, под действием механических напряжений, превышающих критические, нанотрубки также ведут себя экстравагантно: они не "рвутся" и не "ломаются", а просто-напросто перестраиваются! Далее, нанотрубки демонстрируют целый спектр самых неожиданных электрических, магнитных, оптических свойств.

Например, в зависимости от конкретной схемы сворачивания графитовой плоскости, нанотрубки могут быть и проводниками, и полупроводниками! Может ли какой-либо иной материал с таким простым химическим составом похвастаться хотя бы частью тех свойств, которыми обладают нанотрубки?! Наконец, поражает разнообразие применений, которые уже придуманы для нанотрубок. Первое, что напрашивается само собой, это применение нанотрубок в качестве очень прочных микроскопических стержней и нитей. Как показывают результаты экспериментов и численного моделирования, модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает величин порядка 1-5 ТПа, что на порядок больше, чем у стали! Правда, в настоящее время максимальная длина нанотрубок составляет десятки и сотни микронов - что, конечно, очень велико по атомным масштабам, но слишком мало для повседневного использования. Однако длина нанотрубок, получаемых в лаборатории, постепенно увеличивается - сейчас ученые уже вплотную подошли к миллиметровому рубежу: см. работу , где описан синтез многослойной нанотрубки длиной в 2 мм. Поэтому есть все основания надеяться, что в скором будущем ученые научатся выращивать нанотрубки длиной в сантиметры и даже метры! Безусловно, это сильно повлияет на будущие технологии: ведь "трос" толщиной с человеческий волос, способный удерживать груз в сотни килограмм, найдет себе бесчисленное множество применений. Нанотрубки могут выступать не только в роли исследуемого материала, но и как инструмент исследования. На основе нанотрубки можно, к примеру, создать микроскопические весы. Берем нанотрубку, определяем (спектроскопическими методами) частоту ее собственных колебаний, затем прикрепляем к ней исследуемый образец и определяем частоту колебаний нагруженной нанотрубки. Эта частота будет меньше частоты колебаний свободной нанотрубки: ведь масса системы увеличилась, а жесткость осталась прежней (вспомните формулу для частоты колебаний груза на пружинке). Например, в работе было обнаружено, что груз уменьшает частоту колебаний с 3.28 МГц до 968 кГц, откуда была получена масса груза 22 - 8 фг (фемтограмм, т.е. 10-15 грамм!) Другой пример, когда нанотрубка является частью физического прибора - это "насаживание" ее на острие сканирующего туннельного или атомного силового микроскопа. Обычно такое острие представляет собой остро заточенную вольфрамовую иглу, но по атомным меркам такая заточка все равно достаточно грубая. Нанотрубка же представляет собой идеальную иглу диаметром порядка нескольких атомов. Прикладывая определенное напряжение, можно подхватывать атомы и целые молекулы, находящиеся на подложке непосредственно под иглой, и переносить их с места на место. Необычные электрические свойства нанотрубок сделают их одним из основных материалов наноэлектроники. Уже сейчас созданы опытные образцы полевых транзисторов на основе одной нанотрубки: прикладывая запирающее напряжение нескольких вольт, ученые научились изменять проводимость однослойных нанотрубок на 5 порядков! Еще одно применение в наноэлектронике - создание полупроводниковых гетероструктур, т.е. структур типа металл/полупроводник или стык двух разных полупроводников.

Теперь для изготовления такой гетероструктуры не надо будет выращивать отдельно два материала и затем "сваривать" их друг с другом. Все, что требуется, это в процессе роста нанотрубки создать в ней структурный дефект (а именно, заменить один из углеродных шестиугольников пятиугольником). Тогда одна часть нанотрубки будет металлической, а другая - полупроводником! Разработано уже и несколько применений нанотрубок в компьютерной индустрии. Например, созданы и опробованы прототипы тонких плоских дисплеев, работающих на матрице из нанотрубок. Под действием напряжения, прикладываемого к одному из концов нанотрубки, с другого конца начинают испускаться электроны, которые попадают на фосфоресцирующий экран и вызывают свечение пикселя. Получающееся при этом зерно изображения будет фантастически малым: порядка микрона! С помощью того же атомного микроскопа можно производить запись и считывание информации с матрицы, состоящей из атомов титана, лежащих на a-Al2O3 подложке. Эта идея уже также реализована экспериментально: достигнутая плотность записи информации составляла 250 Гбит/см2. Однако в обоих этих примерах до массового применения пока далеко - слишком уж дорого обходятся такие наукоемкие новшества. Поэтому одна из самых главных задач здесь - разработать дешевую методику реализации этих идей. Пустоты внутри нанотрубок (и углеродных каркасных структур вообще) также привлекали внимание ученых. В самом деле, а что будет, если внутрь фуллерена поместить атом какого-нибудь вещества? Эксперименты показали, что интеркаляция (т.е. внедрение) атомов различных металлов меняет электрические свойства фуллеренов и может даже превратить изолятор в сверхпроводник! А можно ли таким же образом изменить свойства нанотрубок? Оказывается, да. В работе ученые смогли поместить внутрь нанотрубки целую цепочку из фуллеренов с уже внедренными в них атомами гадолиния! На Рис.3 схематично показана структура такой нанотрубки и приведен снимок, полученный исследователями с помощью электронной микроскопии. Электрические свойства такой необычной структуры сильно отличались как от свойств простой, полой нанотрубки, так и от свойств нанотрубки с пустыми фуллеренами внутри. Как, оказывается, много значит валентный электрон, отдаваемый атомом металла во всеобщее распоряжение! Кстати, интересно отметить, что для таких соединений разработаны специальные химические обозначения. Описанная выше структура записывается как Gd@C60@SW , что означает "Gd внутри C60 внутри однослойной нанотрубки (Si gle Wall a o ube)". В нанотрубки можно не только "загонять" атомы и молекулы поодиночке, но и буквально "вливать" вещество. Как показали эксперименты, открытая нанотрубка обладает капиллярными свойствами, то есть она как бы втягивает в себя вещество. Таким образом, нанотрубки можно использовать как микроскопические контейнеры для перевозки химически или биологически активных веществ: белков, ядовитых газов, компонентов топлива и даже расплавленных металлов. Попав внутрь нанотрубки, атомы или молекулы уже не могут выйти наружу: концы нанотрубок надежно "запаяны", а углеродное ароматическое кольцо слишком узкое для большинства атомов.

В течение большей части XXI века космические путешествия останутся непомерно дорогим предложением для самых богатых людей и государств. (Существует одно потенциальное исключение: разработка «космических лифтов». Последние достижения в области нанотехноло-гии сделали возможным производство сверхпрочных и сверхлегких углеродных нанотрубок. В принципе, возможно, что эти нити из атомов углерода окажутся настолько прочными, чтобы соединить Землю с геосинхронным спутником, вращающимся по орбите, отстоящей более чем на 30 000 километров от Земли. Как в детской сказке «Джек и бобовый стебель», можно будет воспользоваться этой углеродной нанотрубкой для того, чтобы попасть в открытый космос, а стоимость этого путешествия составит лишь малую часть обычных затрат. Исторически сложилось так, что ученые отбрасывали возможность применения космических лифтов, поскольку натяжение струны было бы настолько сильным, что разорвало бы любые известные волокна. Однако с появлением технологии производства углеродных нанотрубок такое положение вещей может измениться

1. Строение, свойства и биологическая роль витаминов В-12 и В-15

2. Социокультурные функции и роль физической культуры в формировании основных качеств и свойств личности

3. Роль физической культуры

4. Биологическая роль гидролиза в процессах жизнедеятельности организма

5. Биологическая роль аминокислот

6. Биологическая роль каротиноидов
7. Комплексные соединения, их биологическая роль (на примере хлорофилла и гемоглобина)
8. Биологическая роль каротиноидов

9. Биологическая роль витаминов, липидов, процессов брожения

10. Роль физической и медицинской реабилитации в процессе восстановления

11. Место и роль физической культуры и спорта в реабилитации инвалидов

12. Социально-биологические аспекты физической культуры

13. Основы здорового образа жизни студента. Роль физической культуры в обеспечении здоровья

14. Углеродные нанотрубки

15. Элементы электроники на углеродных нанотрубках

16. Витамины: строение, свойства, использование, значение для растений

Ручка перьевая "Silk Prestige", синяя, 0,8 мм, корпус черный/хром.
Перьевая ручка Silk Prestige. Цвет корпуса: черный/хром. Материал корпуса: металл. Материал пера: иридий.
375 руб
Раздел: VIP-ручки
Средство для мытья посуды Finish "All in 1 Shine&Protect", (лимон), 65 штук.
Средство для посудомоечных машин с функцией "блеск и защита" обеспечивает сверкающую чистоту и блеск посуды, а также защищает
880 руб
Раздел: Для посудомоечных машин
Головоломка "Шар-лабиринт 138 шагов", диаметр 19 см.
Это средняя по сложности, самая известная и популярная модель. Диаметр сферы составляет 19 см, внутренний лабиринт насчитывает 138 шагов.
679 руб
Раздел: Головоломки

17. Строение и применение древесины

18. Применение имплантантов с биологически активным пористо-порошковым покрытием

19. Почвы, их происхождение, свойства и их роль в жизни

20. Сегнетоэлектрики, их свойства и применение

21. Физические свойства молока

22. Порох, его свойства и применение
23. Свойства, применение и получение полиметилметакрилата
24. Деньги и их роль в экономике (Доклад)

25. Применение свойств функций для решения уравнений

26. Литература - Гигиена (ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ)

27. Медико-биологические средства восстановления физической работоспособности боксеров

28. Роль жизненной позиции и убеждений в провокации заболевания. Биологически обратная связь

29. Сверхпроводимость и ее применение в физическом эксперименте

30. Практика применения модульного обучения в системе повышения квалификации специалистов по физической культуре и спорту

31. Влияние сочетанного применения тонизирую щего и гепатопротекторного фитосборов на физическую работоспособность спортсменов

32. Применение Меди (доклад)

Ручка шариковая BIC "Orange", 20 шт, синие.
Ручка шариковая одноразовая. Шестигранный пластиковый корпус. Вентилируемый колпачок. Цвет колпачка и верхней заглушки соотвествует цвету
387 руб
Раздел: Синие
Стул детский "Ника" складной, моющийся (цвет: синий, рисунок: горошек).
Особенности: - стул складной; - предназначен для детей от 3 до 7 лет; - металлический каркас; - на ножках стула установлены пластмассовые
562 руб
Раздел: Стульчики
Настольная игра "Кот на крыше".
Настольная игра «Кот на крыше» соберет всю семью за столом. С ней вечер пройдет незаметно и крайне увлекательно. Правила просты: нужно
458 руб
Раздел: Игры на ловкость

33. Физические и химические свойства диэлектриков

34. История получения цинка, его химические свойства и применение цинка в промышленности

35. Свойства и роль в биохимических процессах аминокислот, входящих в состав белковых молекул

36. Инициирование деэмульгирующих свойств реагентов физическими полями

37. Интерференционное туннелирование полей волн произвольной физической природы и перспективы его технических применений

38. Полимерные электреты, их свойства и применение
39. Специальная физическая подготовка студентов-новичков в волейболе с применением разносторонних технических средств обучения
40. Пассивные электрические свойства биологических тканей. Спектр флюоресценции

41. Роль живых организмов в биологическом круговороте

42. Строение, основные свойства и применение древесины

43. Остеохондроз позвоночника: перспективы применения физических упражнений

44. Применение средств адаптивной физической культуры в комплексной реабилитации больных с инфарктом миокарда в пост стационарном этапе

45. Профессионально-прикладная физическая подготовка студентов машиностроительных специальностей на основе базовых психофизиологических свойств индивида

46. Роль шахмат в физическом и психическом развитии ребенка

47. Применение порошковой металлургии в промышленности.Свойства и получение порошковых материалов

48. Физические и химические свойства

Бумага чертежная, А2, 594x420 мм, 100 листов.
Плотность: 200 г/м2, ГОСТ 597-73.
1687 руб
Раздел: Папки для акварелей, рисования
Микроскоп для смартфона "Kakadu".
Микроскоп для смартфона прекрасное дополнения для Вашего гаджета. Увеличение в 30 раз! Подходит практически ко всем смартфонам (толщина
383 руб
Раздел: Прочее
Деревянная игрушка "Набор для обучения".
Отличная игрушка для малыша. Способствует развитию мелкой моторики, логического мышления, координации движений.
749 руб
Раздел: Счетные наборы, веера

49. Расчет физических свойств ионосферы

50. Физические процессы в проводниках и их свойства

51. Электропроводящее волокно ЭПВН, свойства и применение

52. Развитие физических качеств и повышение спортивного мастерства на уроках и внеклассных занятиях с применением нестандартного инвентаря и оборудования

53. Роль и знамение физической культуры и спорта для экономики и общества

54. Роль общеразвивающих упражнений в системе физического воспитания детей с нарушением зрения
55. Роль спортивных мячей различной формы в физическом развитии учащихся и формировании спортивных навыков
56. Применение налоговых вычетов по налогу на доходы физических лиц в России

57. Синтез, свойства и применение дифениламина. Амины и их свойства

58. Воздействие химических, физических и биологических факторов в ходе технологического процесса на окружающую среду и здоровье человека управления

59. Роль российских ученных в развитии воздухоплавания

60. Новые и сверхновые звезды (Доклад)

61. Практическое применение космонавтики

62. Kитообразные и их особенности (Доклад)

63. Обитатели подводного мира (Доклад)

64. Факторы вызывающие мутацию (Доклад)

Мультиплеер "Антошка".
Супермодный плеер для малышей "Антошка" в оригинальном дизайне! В нем собрано 15 популярных песенок и 5 любимых сказок. Бонус!
344 руб
Раздел: Смартфоны, мультиплееры
Ниблер силиконовый "Зайчик", голубой.
Каждая мама знает, насколько важный этап в жизни младенца представляет собой прикорм. Но как же проблематично скормить хотя бы ложечку
373 руб
Раздел: Ниблеры
Мягкий пол универсальный, зеленый, 33x33 см (9 деталей).
Данный вид напольного покрытия прекрасно совмещается с ковриками-пазлами "Морские животные", "Листья" и
729 руб
Раздел: Прочие

65. Эволюция биологических механизмов запасания энергии

66. Роль высших растений в почвообразовании (шпаргалка)

67. Биологические особенности акул

68. О роли эксперимента в разработке научных гипотез происхождения жизни

69. Биологическая продуктивность лесных ландшафтов

70. Биологические периоды в жизни птиц
71. Влияние физических нагрузок на опорно-двигательный аппарат на примере плавания
72. Сорбционные свойства мха по отношению к микроорганизмам и тяжелым металлам

73. Влияние физических нагрузок на организм человека

74. Мсб /БТР/ в наступлении на подготовленную оборону противника /ФРГ/ с ходу во втором эшелоне полка в условиях применения противником СДМ

75. Применение лазеров в военном деле

76. Философские основы кибернетики и методология ее применения в военном деле

77. Применение ЭВМ для повышения эффективности работы штаба ГО РАТАП

78. Мерзлотные явления в земной коре (кpиолитология) (. Иpкутская область. Доклад)

79. Особенности озёр России (Доклад)

80. Греция (Доклад)

Стиральный порошок Perfect 6 Solution "Перфект мульти солюшн", 3200 грамм.
Порошок стиральный "Перфект мульти солюшн" бесфосфатный для всех типов стиральных машин и ручной стирки. Стиральный порошок
712 руб
Раздел: Стиральные порошки
Настольная игра "Хоккей".
Материал шайб: пластик. Материал игроков: пластик, металл. Количество шайб: 2. Диаметр шайбы: 24 мм. Высота игроков: 70 мм. Размер
1727 руб
Раздел: Настольный футбол, хоккей
Щетка-сметка для снега со скребком и водосгоном, телескопическая, поворотная голова.
Телескопическая усиленная рукоятка из алюминиевого с функцией установки фиксированной длины. Поворотная голова с фиксацией в 5 положениях
1010 руб
Раздел: Автомобильные щетки, скребки

81. Коста-Рика (Доклад)

82. Озеро Байкал (Доклад)

83. Проблема применения моделей устойчивого развития на региональном уровне

84. Роль и значение машиностроительного комплекса в структуре народного хозяйства России

85. Саудовская Аравия (Доклад)

86. Таиланд (Доклад)
87. Урбанизация и заселенность территории (Доклад)
88. Экономическое развитие Западносибирского региона (Доклад)

89. Роль транспорта в организации экономического пространства России

90. Физическая география СНГ (Азиатская часть)

91. Алмаз. Уникальный камень - уникальные свойства

92. Коллекторские свойства нефтеносных пластов. Их значение при определении запасов месторождения

93. Займы органов власти субъектов РФ и их роль в развитии территории

94. Налоги с населения и их роль в условиях перехода к рынку

95. Понятие государственного бюджета (Доклад)

96. Роль местного бюджета в социально-экономическом развитии региона

Игрушка деревянная ALATOYS "Сортер".
Оригинальная деревянная конструкция представляет собой яркий привлекающий детское внимание сортер, включающий в себя 12 разноцветных
443 руб
Раздел: Сортеры, логические игрушки
Набор для проведения раскопок "Dino Excavation. Динозавры".
Набор "Трицератопс и Брахиозавр" из серии Dino Excavation создан специально для детей, интересующихся палеонтологией. В
373 руб
Раздел: Археологические опыты
Рюкзак для старших классов "Совы", черный, 41x32x14 см.
Рюкзак для старших классов, студентов, молодежи. 1 основное отделение, 1 дополнительный карман. Материал: водоотталкивающая ткань. Широкие
621 руб
Раздел: Без наполнения

97. Совершенствование организации работы отдела контроля за поступлением налогов с физических лиц

98. Механизм применения антимонопольных законов

99. Правовые аспекты применения сети "Интернет" в России


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.