Karbon nanotüpler yeni bir endüstri ve malzeme bilimi dalı yaratıyor

"Nano" kategorisinin maddeleri, yani 100 nm'den daha az partikül içeren maddeler, günümüzde teknik karbon (kurum) ve silika jel ("beyaz kurum") ile temsil edilmektedir. Diğer nanomalzemelerin üretim hacimleri kıyaslanamayacak kadar düşüktür. Ama şimdi durum değişiyor, karbon nanotüpler pazara girdi. karbon nanotüpler- bunlar, bir tüpe sarılmış bir veya daha fazla altıgen (geometrik olarak bal peteğine benzer) grafit düzlemlerden oluşan genişletilmiş silindirik yapılardır.

Karbon mikrotüpler patentlidir geç XIX yüzyılda ve nanotüpler ilk olarak Moskova Enstitüsünde elde edildi. fiziksel kimya 1950'lerde, ardından 1970'lerde Japonya'da ve nihayet 1991'de Japonya'da "keşfedildi". O zamandan beri borulara olan ilgi giderek arttı.

Nanotüplerin gerekli özellikler açısından analogları yoktur.

• Nanotüplerde karbon atomlarının birbirine bağı rekor bir güce sahiptir. Nanotüplerin Young modülü (bir maddenin gerilime veya sıkıştırmaya karşı direncini karakterize eden basınç boyutu) 1 TPa'dan fazladır (yaklaşık 1 milyon atmosfer - elmasınkinden daha yüksektir). Nanotüplerin termal iletkenliği bakırınkinden sekiz kat daha yüksektir ve elektrik iletkenliği Ohm yasasına uymaz. Tüplerdeki akım yoğunluğu, bakır telin patladığı yoğunluktan bin kat daha fazla olabilir.

Nanotüplerin dünya üretimi yılda 1.000 tonu aştı. Karbon nanotüplerden yapılmış veya karbon nanotüp içeren malzemelerin kullanımı, ekonominin küresel mali krizden etkilenmeyen yeni bir sektörü haline geldi.

• 2010 yılında nanotüplere yönelik küresel talebin 10.000 ton olduğu tahmin edilmektedir. 40'tan fazla şirket tarafından üretilmektedir. Almanca Bayer Fransa, 2012 yılına kadar üretim kapasitesini 3.000 ton/yıl'a çıkarmayı planlıyor. Arkema Çin'de yıllık 400 ton kapasiteli fabrikaya sahip CNano - 500 t/g ve Belçika nanosil - 400 ton/g. 500 ton/yıl'a kadar karbon nanolif üretimini artırıyor Japonca Showa Denko .

• Nanoyapılı malzemeler iki büyük gruba ayrılır. Birinin malzemeleri %95-100 nanotüplerdir. İkinci nanokompozitlerin malzemeleri, aksine, %5'e kadar birkaç nanotüp içerir.

Nanotüp malzemeleri

Nanotüplerin şekli, malzemelerin özelliklerini etkileyen rastgele veya sıralı olmak üzere iki şekilde istiflenmelerini sağlar. Nanotüpler, onlara çeşitli kimyasal gruplar ve nanopartiküller eklenerek modifiye edilebilir. Ayrıca nanotüplerin ve malzemelerinin özelliklerini de değiştirir.

• Birinci grubun malzemeleri arasında nanotüplerin "monolitik" yapıları; tüplerden kaplamalar, filmler ve nanokağıtlar; tüp lifleri; "orman" - birbirine paralel ve alt tabakaya dik düzenlenmiş nanotüpler. "Monolitik" malzemeler yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Dolaşmış uzun nanotüplerden, döngüsel yükler ve –140 ila +900 °C arasındaki sıcaklıklarda tahribata dayanıklı bir “kauçuk” izole edildi. Performansı, en iyi viskoelastik malzeme olarak kabul edilen silikon kauçuğa göre çok daha üstündür.

• Kaplamalar, filmler ve nanokağıtlar ya tüplerin sentezi sırasında ya da bunların dispersiyonlarından (kolloidal çözeltiler) elde edilir. İlk yöntem grubu yüksek sıcaklıktır, ikincisi ısıtma gerektirmez. Tüplerden elde edilen en basit makro malzeme olan nanokağıt, 10-30 nm kalınlığa sahiptir ve dispersiyonların filtrelenmesiyle üretilir.

.

Şirket Nanokomp Teknolojileri (ABD) yaklaşık 3 m2 alana sahip nanokağıt levhalar satıyor ve 4–6 ton/yıl kapasiteli bir üretim tesisi kurmayı planlıyor. Nanokağıt ruloları elde etmek için uygulanan yöntemler.

• Filtreler nanokağıttan yapılmıştır (virüslerin temizlenmesi veya suyun tuzdan arındırılması dahil), Elektromanyetik radyasyon, ısıtıcı parçalar, sensörler, aktüatörler, alan yayıcılar, elektrokimyasal cihazların elektrotları, katalizör taşıyıcıları vb.

Şeffaf iletken filmler ve kaplamalar, indiyum ve kalay oksitlerin katı çözeltisi ile rekabet eder ve elektronik, sensörler ve fotovoltaiklerdeki bu pahalı ve kırılgan malzemenin yerini alabilir.

• Amerikan şirketi Eikolar geliştirdi ve 2005'ten beri kompozisyonu tedarik ediyor Invisicon mürekkebi substratlar üzerinde ince nanotüp filmlerini biriktirmek için.

Karbon nanotüp lifleri, yükleri Dünya yörüngesine ekonomik olarak kaldırmak için ideal "uzay asansörü" bağlama malzemesi gibi görünüyordu. Ancak nanotüplerin özelliklerini makro malzemelere aktarmanın basit bir iş olmaktan uzak olduğu ortaya çıktı.

• Lifler çeşitli şekillerde elde edilir. "Kuru" yöntemler, hidrokarbonların pirolizi sırasında oluşan aerojelden oluşturmayı ve "ahşaptan" bükmeyi içerir.

Aerojelden elyaf çekme ve bükme teknolojisi - "yumuşak duman" - Cambridge Üniversitesi . Reaksiyon bölgesine yüksek sıcaklıkta bir hidrokarbon beslenir ve bundan bir aerojel (yani sıvı fazın tamamen gazlı bir faz ile değiştirildiği bir jel) oluşur. Ondan, eski günlerde olduğu gibi, bir yedekte lif bükülür. İsrail'de, Cambridge nanotüpleri içeren hibrit kompozitlerden vücut zırhı ve koruyucu kaplamalar üretmek için 2010 yılında bir şirket kuruldu.

• "Ormandan" eğirmek, ipekböceği kozalarından ipek iplikler elde etmek gibidir.

.

Lif üretmek için çözüm yöntemleri - dispersiyonların sıvı bir akıma ekstrüzyonu veya süper asitlerdeki (sülfürikten daha güçlü asitler) kolloidal çözeltilerden çekme.

• Şirket Nanokomp Teknolojileri üretimi için uzun nanotüplerin kullanıldığı 10 km uzunluğa kadar güçlü liflerin tedarikini duyurdu. Bükümlü iplikler 3 GPa'lık bir güce sahiptir ve bazı açılardan Kevlar'dan zaten üstündür.

Bir dizi özellik açısından "Orman"ın benzerleri yoktur - farklı biçimler alabilen ve değiştirilebilen elastik, elektriksel ve termal olarak iletken bir malzemedir. 2004 yılında, yüksek performanslı bir "orman" süper büyüme süreci tanımlandı: 15–18 mm uzunluğa kadar çok saf karbon nanotüpler elde etmek, bu da maliyetlerini önemli ölçüde azalttı.

• Japonya, süper büyüme sürecine dayalı üretime başlamaya hazırlanıyor. Kapasitesi sadece 600 g/h tek duvarlı nanotüplerdir, ancak yakında 10 t/g'ye çıkarılması planlanmaktadır.

"Orman", polimer bazlı kompozitlerin bir bileşeni olarak süper kapasitör elektrotlar, alan yayıcılar ve güneş pilleri oluşturmak için kullanılabilir. Substratın yüzeyine "orman" döşenerek yoğun şeritler elde edildi. Spesifik elektrik iletkenliği açısından metalleri geçebilirler ve havacılık endüstrisinde uygulama bulurlar.

• Paralel nanotüplerden yapılan yapay kas bantları, 80 ile 1900 K arasındaki sıcaklıklarda çalışır ve elektriksel potansiyel uygulandığında çok yüksek uzama sağlar. Bu tür elektrik dönüştürücüler mekanik enerji piezokristallerden çok daha verimlidir.

Nanotüp katkılı malzemeler

İkinci grubun malzemelerinin üretimi - esas olarak polimerler olmak üzere nanokompozitler, keskin bir şekilde büyüyor.

• Küçük miktarlarda karbon nanotüplerin kullanılması bile polimerlerin özelliklerini önemli ölçüde değiştirir, elektriksel iletkenlik kazandırır, termal iletkenliği arttırır, mekanik özellikleri, kimyasal ve termal kararlılığı geliştirir. Onlarca farklı polimere dayalı nanokompozitler oluşturulmuş ve bunların hazırlanması için birçok yöntem geliştirilmiştir.

Nanotüplü polimerler bazında oluşturulan kompozit lifler yaygın olarak kullanılabilir.

• Şirketin hemen hemen tüm Bayer Nanotüpler polimer kompozitler için kullanılır. Şirket Arkema nanotüplerini termoplastik kompozitler için tedarik eder ve nanosil - ısıyla büzüşebilen polimerler ve karbon fiberli prepregler için (prepregler daha ileri işlemler için yarı bitmiş kompozit malzemelerdir).

Amerikan şirketi Hyperion Kataliz İnt. , öncü endüstriyel üretim nanotüpler, epoksi reçine ve polimerlere enjeksiyon için konsantreler üretir.

Nanotüp türleri

• Seramik kompozitler, birçok refrakter madde temelinde oluşturulur, ancak endüstriyel gelişim açısından, polimerlere dayalı nanokompozitlerden belirgin şekilde daha düşüktürler. Polimerlerde olduğu gibi, küçük miktarlarda nanotüplerin eklenmesi elektriksel ve termal iletkenliği arttırır, elektromanyetik radyasyona karşı koruma yeteneği kazandırır ve en önemlisi seramiklerin çatlama direncini arttırır.

Çok küçük miktarlarda nanotüplerin betona katılması betonun derecesini, çatlama direncini, mukavemetini arttırır ve büzülmeyi azaltır.

• Metal kompozitler, yaygın demir dışı metaller ve alaşımlarla oluşturulur. Mekanik özellikleri bakırınkinden iki ila üç kat daha yüksek olan bakır kompozitlerine en fazla dikkat edilir. Birçok bileşik, artan mukavemet ve sertliğe, daha düşük termal genleşme ve sürtünme katsayılarına sahiptir.

Hibrit kompozitler genellikle üç bileşen içerir: polimerik veya inorganik lifler (kumaşlar), nanotüpler ve bir bağlayıcı. Bu sınıf şunları içerir: prepregler .

• Bir Amerikan şirketi, nanotüplerle prepreg üretiminde uzmanlaşmıştır. Zyvex Performans Malzemeleri . Nanotüpler, prepreglerin mukavemetini ve sertliğini %30-50 oranında arttırır. İnsansız deniz keşif botları oluşturmak için kullanılan prepregler "Pirana" .

2009 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde, nanotüplü bir kompozitten yapılmış bir motor kaplamasına sahip ilk hava akrobasi uçağı uçtu. Gövdenin bazı unsurları F-35 şirketler Martin Lockheed bu tür kompozitlerden yapılmış, yaklaşık 100 parça bir yolcu uçağı gövdesi Boeing 787 nanotüpler kullanılarak yapılması gerekiyordu.

• Şirket nanosil tüplerle epoksi reçinesi üretir eposil ve prepregler pregsil cam elyafı, karbon veya aramid elyafına dayalıdır. Katkı maddeleri, çatlak direncini %100, tabakalar arası kesme mukavemetini %15 arttırır ve termal genleşme katsayısını azaltır. Otomotivde kompozit kullanılması bekleniyor ve Havacılık endüstrisi, vücut zırhı için. 49 metrelik rüzgar türbini kanatlarının ağırlığını 7,3 ​​tondan 5,8 tona düşürürler.

Fin şirketi Amroy Avrupa Oy nanotüp üretimi kullanarak Bayer , epoksi konsantresini serbest bırakır hibtonit deniz araçları, rüzgar türbinleri, spor malzemeleri vb. için.

• Prepregs için Kanada nano boyut şirketin tüplerini kullanır Bayer , a Nanokomp Teknolojileri geniş alanlı tabakalar ve nanokağıt ruloları üretir.

Hibrit kompozitler hasar sensörü özellikleri sergileyebilir.

• Biyokompozitler de çeşitli matrislerle oluşturulmuştur. Kemik implantları için malzemeler, büyüyen kas ve kemik dokuları için filmler, gözün retina ve epitel hücreleri, nöron ağlarının yanı sıra biyofonksiyonel kompozitler ve biyosensörler üzerinde çalışılmaktadır.

Örnekler, nanotüplü malzemelerin çeşitliliğini ve özelliklerini tüketmez. Uygulama alanları genişliyor, nanoyapılı malzeme biliminin gelişme düzeyini belirlemeye başlıyorlar, genel durum bireysel ülkelerin bilim ve teknolojisi.

Eduard Rakov, Kimya Doktoru, Rusya Kimya Teknik Üniversitesi Nanoteknoloji ve Nanomalzemeler Bölüm Başkanı. DI. Mendeleyev

Tek duvarlı karbon nanotüpler 1993 yılında keşfedildi. Derginin bir sayısında aynı anda iki makale yayınlandı Doğa Japonya'dan Ichihashi ve Sumio Iijima'dan araştırmacıların yanı sıra IBM'den bilim adamlarının, metal katalizörler kullanarak tek duvarlı karbon nanotüpleri sentezleme olasılığına ilişkin sonuçları yayınladıkları . Karbon nanotüpler diğer malzemelerin yanı sıra şampiyondur.

Düşünmek fiziksel özellikler. İletkenlik. Karbon nanotüplerin elektrik iletkenliği bakır ve gümüşten çok daha yüksektir. Ek olarak, birkaç mikrometre mesafede balistik iletim gözlenir. Öte yandan karbon nanotüpler, özellikleri açısından silikon ile karşılaştırılabilecek dikkate değer bir yarı iletken malzemedir. Tek duvarlı karbon nanotüpler kullanılarak, yük taşıyıcıların hareketliliğinin geleneksel silikon transistörlerdeki hareketliliği önemli ölçüde aştığı transistörler elde etmek mümkündür. Ek olarak, tek duvarlı nanotüpler, esnek ve şeffaf substratlar üzerinde transistörler elde etmeyi mümkün kılar. Tek duvarlı karbon nanotüpler, elmastan daha iyi, olağanüstü termal özelliklere sahiptir: tüplerdeki termal iletkenlik yaklaşık 2 kat daha yüksektir. Ek olarak, tek duvarlı karbon nanotüpler, soğuk elektronların verimli bir alan yayıcısıdır.

Karbon nanotüplerin termal kararlılığı oldukça yüksektir: ana rakipleri - organik iletkenler - yaklaşık 150 santigrat derece sıcaklıkta bozulmaya başlarken, onları yok etmekten korkmadan 1500 santigrat dereceye kadar ısıtabilirsiniz. Karbon nanotüpler çok hafif malzemelerdir. Öte yandan, yüksek mukavemetli çeliğe göre 25 kat daha yüksek bir özgül mukavemete sahiptirler. Bu, sabit yörüngede dönen bir uyduyu Dünya ile bir kablo biçiminde birbirine bağlayan ve üzerinde yükleri uzaya kaldırmanın mümkün olacağı bir uzay asansörü yaratmanın mümkün olacağı neredeyse tek malzemedir. Karbon nanotüplerin polimerlere katkı maddeleri, mekanik özelliklerin değiştiği, elektrik iletkenliğinin de değiştiği çok güçlü kompozit malzemelerin elde edilmesini mümkün kılar. Malzeme bir karbon nanotüp tabakası ile kaplanırsa, malzemeyi elektromanyetik dalgalardan koruyacak ve koruyacak bir tabaka elde edilebilir.

Enerji uygulamaları hakkında ne söylenebilir: karbon nanotüpler, lityum pillerde anot olarak, süper kapasitörler olarak kullanılabilir ve buna ek olarak, enerji uygulamalarında verimli elemanlardır. Solar paneller- silikon π katmanının tek katmanlı nanotüplerle değiştirildiği boyalarda ve heteroeklemlerde. Ayrıca karbon nanotüplerden oldukça geniş bir spektral aralıkta çeşitli gaz ve optik sensörler yapmak mümkündür. Karbon nanotüpler şeffaf elektrotlar ve transistörler olarak kullanılabilir. Bunun hakkında biraz daha ayrıntılı konuşmak istiyorum, ama sonra.

Karbon nanotüplerin iletkenliğinden bahsetmek istiyorum. Dediğim gibi, tek duvarlı karbon nanotüpler hem iyi bir metal iletken hem de harika bir yarı iletkendir. İletkenlik tipi simetri grubu tarafından belirlenir. Kiralite indekslerini bilirsek, bir karbon nanotüpün metalik özelliklerini tahmin edebiliriz. Bu indeksler arasındaki fark 0 veya 3'ün katı ise, metalik özelliklere sahip karbon nanotüpler elde ederiz, diğer tüm nanotüpler ise yarı iletken olacaktır. Açıkçası, karbon nanotüplerin 1/3'ü metalik ve 2/3'ü yarı iletkendir. Ne yazık ki, şu anda mevcut olan yöntemlerin hiçbiri belirli bir kiraliteye sahip karbon nanotüpleri sentezlemeyi mümkün kılmıyor. Kiralite hakkında ne söylenir - belirli bir metaliklikte bile karbon nanotüpler elde etmek imkansızdır.

Karbon atomizasyon yöntemlerine göre, karbon nanotüplerin sentezi için tüm yöntemler fiziksel ve kimyasal olarak ayrılabilir. Fiziksel yöntem, karbonun buharlaşmasına ve süblimleşmesine dayanır. Grafitin çok düşük bir basınca sahip olduğunu biliyoruz. doymuş buharlar bu nedenle, grafiti buharlaştırmak için 3000 kelvin'in üzerinde bir sıcaklığa ısıtılmalıdır. Bunun için güneş enerjisi, indüksiyonlu ısıtma, lazer ablasyon veya elektrik ark deşarjı kullanılabilir. Bu yöntem, karbon nanotüp araştırmalarının ilk günlerinde çok popülerdi, ancak ne yazık ki, yüksek sıcaklıklar, ortaya çıkan malzemenin özelliklerini kontrol etmeye izin vermiyor. Bu nedenle, son yıllarda, tek duvarlı karbon nanotüplerin - daha doğrusu üretim yöntemlerinin - kimyasal yöntemlerle çalışmasına yönelik bir eğilim olmuştur. Bu yöntem, karbon bileşiklerinin ayrışmasına dayanır - bunlar hidrokarbonlar, alkoller, ketonlar, herhangi bir organik, karbon monoksit olabilir.

Buna karşılık, kimyasal yöntemleri substratlar ve gaz fazında karbon nanotüplerin sentezine bölerdim. Substratlar üzerinde karbon nanotüplerin sentezi en yaygın yöntemdir. Karbon nanotüpler elde etmenizi sağlar: atıl bir substrat alabilir, üzerinde katalizör nanoparçacıkları oluşturabilir, böyle bir substratı bir reaktöre yerleştirebilirsiniz. kesin zaman(genellikle 5, 10, 20 veya 30 dakika) ve ardından bir elektron mikroskobunda substratınız üzerinde elde edilen görüntülerin keyfini çıkarın. Öte yandan, aerosol yöntemi bir substrat kullanımına dayanmaz ve tüm karbon nanotüp oluşum süreçleri gaz fazında gerçekleşir. Buharın reaktöre girişi ve çıkışı arasında yaklaşık 10-12 saniye geçtiği için burada ciddi bir zaman sınırı vardır. Bu süre boyunca, her şey gerçekleşmelidir: katalizör öncüsünün ayrışması (bu tür yöntemlerde genellikle demir pentakarbonil veya ferrosen kullanılır), ardından 1 ila 5 nanometre arasında nanometre boyutunda katalitik parçacıkların oluşumu, karbonun ayrışması veya ayrışması katalizör yüzeyindeki bileşenler ve karbon nanotüplerin büyümesi. Her şey 12 saniye sürer.

Karbon nanotüpleri incelemek için aerosol yöntemi ilk olarak 1999'da Houston Üniversitesi'nde önerildi. Ayrıca yaklaşık 13 yıldır aerosol yöntemiyle karbon nanotüplerin senteziyle ilgileniyorum. Kullanılmayan katalitik partiküller olmadan, amorf karbon içermeyen, yani reaktörden çıktığında yaygın kullanıma hazır bir ürün olan yüksek kaliteli karbon nanotüpler elde edilmesini sağladığı için bu yöntemin hepsinden daha umut verici olduğuna inanıyorum. Reaktörden sonra karbon nanotüpler bir filtre üzerinde biriktirilir. Daha sonra başka bir alt tabakaya aktarılabilirler. Bu işlem tam anlamıyla birkaç saniye sürer, ancak çok hızlı bir şekilde yüksek kaliteli şeffaf elektrotlar elde etmenizi sağlar.

Çalışmamızda karbon nanotüpleri filtrelerden elektroniğe kadar birçok alanda kullandık. Birkaç örnek vereceğim. Aerosol filtreleri. Bir karbon nanotüp filminin içinden, kurtulmak istediğimiz aerosol parçacıkları içeren bir gaz akımı direnç oluşturmadan oldukça kolay geçer. Ayrıca nano gözenekler neredeyse tüm nesneleri filtrelemeyi mümkün kılar. Böyle bir filtrenin özelliklerini ölçtük ve tek duvarlı karbon nanotüplerden yapılan filtrelerin kalite faktörünün ticari olarak mevcut analoglardan çok daha yüksek olduğunu bulduk. Ek olarak, elektrokimyasal sensörler olarak karbon nanotüpleri kullandık - standart dopamin testleri, oldukça geniş bir aralıkta 100 milinanomolden daha düşük bir hassasiyet seviyesini belirlememize izin verdi - konsantrasyonda yaklaşık 4 büyüklük sırası. Karbon nanotüp filmi, kişinin 200 femtosaniye darbesi elde etmesine izin veren olağanüstü bir lazer emicidir. Ayrıca karbon nanotüpler debimetre, hava ısıtıcısı, akkor lamba ve diğer cihazlar olarak kullanılabilir. Ayrıca serbestçe asılı duran karbon nanotüpler kullanan bir termoakustik hoparlör oluşturduk. Ek olarak, şeffaf elektrotlar mükemmel özelliklere sahiptir, ki bunun yakında piyasada olacağına inanıyorum, çünkü tek duvarlı karbon nanotüplere dayalı şeffaf elektrotlar, kalay katkılı indiyum oksit ile karşılaştırılabilir mükemmel özelliklere sahiptir.

Tek duvarlı karbon nanotüpler, büyük olasılıkla elektronikte şeffaf elektrotlar olarak kullanılabilir ve kullanılacaktır. İngilizcede buna denir ITO'nun değiştirilmesi- kalay katkılı indiyum oksidin değiştirilmesi, bu, cep telefonlarının ve gadget'ların %75'inde kullanılan malzemedir. İndiyumun nadir bulunan bir toprak malzemesi olduğu ve ayrıca kalay katkılı indiyum oksitin esnek ve şeffaf elektronikler için kullanılamayan oldukça kırılgan bir malzeme olduğu bilinirken, tek duvarlı karbon nanotüpler, daha doğrusu onlardan yapılmış filmler, Yüzey direncinde neredeyse hiçbir değişiklik olmadan on binlerce kez bükülebilir. Ayrıca, geleneksel silikon teknolojileri düzeyinde dikkat çekici özelliklere sahip ve hatta bazen onları aşan malzememizden, 106 ve 108'lik bir açma-kapama akım oranı ile ince film alan etkili transistörler yapılabilmektedir. bir saniye için volt başına 1000 veya daha fazla santimetre karelik bir yük taşıyıcı hareketliliği.

Karbon nanotüplerin sentezi için aerosol yöntemi ve bir filtre üzerinde biriktirilen filmlerin hazırlanması, esnek ve şeffaf elektronikler için bileşenlerin hazırlanması için eşsiz bir fırsattır. Biriktirme oda sıcaklığında gerçekleşir, bu teknoloji vakum gerektirmez, oldukça hızlı ve ucuzdur. Amacımız, esnek ve şeffaf elektroniklerde kullanım için rulo teknolojisini kullanma imkanı ile büyük ölçekli bir karbon nanotüp üretimi yaratmaktır.

Karbon nanotüpler (CNT'ler), bisiklet üretiminden mikro elektroniklere kadar çok çeşitli endüstrilerde kullanılması planlanan umut verici bir malzemedir. Bununla birlikte, CNT'lerin atomik yapısındaki minimum hasar bile, güçlerinde %50 oranında bir düşüşe yol açar. Bu, karbon nanotüplere dayalı bir malzemeden bir uzay asansörü inşa etme olasılığını sorguluyor.

10/16/2015, Andrey Barabash 29

Stanford Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, amputelerin hayatlarını değiştirebilecek bilimsel bir atılım yapmış olabilir. Bilim adamları, dokunmayı algılayabilen ve bu bilgiyi sinir sistemine iletebilen yapay bir deri ikamesi geliştirdiler. Bu teknoloji, insan vücuduna yerleştirilecek fütüristik protezler yaratmak için kullanılabilir. gergin sistem. Ayrıca bu teknoloji, insanların sadece dokunmayı hissetmelerini değil, aynı zamanda güçlerini belirlemelerini de sağlayacak.

Eğitim ve Bilim Bakanlığı Rusya Federasyonu

Federal Devlet kurumu daha yüksek mesleki Eğitim

Rus Kimya Teknolojisi Üniversitesi D.I. Mendeleyev

Petrol Kimyası ve Polimerik Malzemeler Fakültesi

Karbon Malzemelerinin Kimyasal Teknolojisi Bölümü

UYGULAMA RAPORU

KARBON NANOTÜPLER VE NANOVOLKS konusunda

Tamamlayan: Marinin S.D.

Kontrol eden: Kimya Bilimleri Doktoru, Bukharkina T.V.

Moskova, 2013

giriiş

Nanoteknoloji alanı, dünya çapında 21. yüzyılın teknolojileri için kilit bir konu olarak kabul edilmektedir. Yarı iletkenlerin üretimi, tıp, sensör teknolojisi, ekoloji, otomotiv endüstrisi gibi ekonominin bu tür alanlarında çok yönlü uygulama olanakları, İnşaat malzemeleri, biyoteknoloji, kimya, havacılık ve uzay bilimleri, makine mühendisliği ve tekstil endüstrisi, büyük bir büyüme potansiyeli taşıyor. Nanoteknolojik ürünlerin kullanımı, hammadde ve enerji tüketiminden tasarruf sağlayacak, atmosfere salınan emisyonları azaltacak ve böylece ekonominin sürdürülebilir gelişimine katkıda bulunacaktır.

Nanoteknoloji alanındaki gelişmeler, alanlarından biri nanokimya olan nanobilim olan yeni bir disiplinler arası alan tarafından yürütülmektedir. Nanokimya, kimyadaki her şeyin zaten açık olduğu, her şeyin açık olduğu ve geriye kalan tek şeyin edinilen bilgiyi toplumun yararına kullanmak olduğu göründüğü yüzyılın başında ortaya çıktı.

Kimyacılar, geniş bir kimyasal temelin temel yapı taşları olarak atomların ve moleküllerin önemini her zaman biliyor ve iyi anlıyorlar. Aynı zamanda, elektron mikroskobu, son derece seçici kütle spektroskopisi gibi yeni araştırma yöntemlerinin özel numune hazırlama yöntemleriyle birlikte geliştirilmesi, yüzden az sayıda atom içeren parçacıklar hakkında bilgi elde etmeyi mümkün kıldı. .

Yaklaşık 1 nm (10-9 m sadece bir milimetre bölü bir milyondur) büyüklüğündeki benzer parçacıklar olağandışı, tahmin edilmesi zor bulundu. Kimyasal özellikler.

Çoğu insan için en ünlü ve anlaşılır olanı, fullerenler, grafen, karbon nanotüpler ve nanofiberler gibi aşağıdaki nanoyapılardır. Hepsi birbirine bağlı karbon atomlarından oluşur, ancak şekilleri önemli ölçüde değişir. Grafen, SP'deki karbon atomlarının bir düzlemi, tek katmanlı, "perdesidir" 2 hibridizasyon. Fullerenler, biraz futbol topunu andıran kapalı çokgenlerdir. Nanotüpler silindirik içi boş hacimsel gövdelerdir. Nanolifler koniler, silindirler, kaseler olabilir. Çalışmamda tam olarak nanotüpleri ve nanofiberleri vurgulamaya çalışacağım.

Nanotüplerin ve nanofiberlerin yapısı

Karbon nanotüpler nelerdir? Karbon nanotüpler, bir tüpe sarılmış grafit düzlemlerden oluşan, birkaç nanometre mertebesinde bir çapa sahip silindirik bir yapı olan bir karbon malzemesidir. Grafit düzlemi, altıgenlerin köşelerinde karbon atomları bulunan sürekli bir altıgen ızgaradır. Karbon nanotüpler uzunluk, çap, kiralite (yuvarlanmış grafit düzleminin simetrileri) ve katman sayısı bakımından farklılık gösterebilir. kiralite<#"280" src="doc_zip1.jpg" />

Tek duvarlı nanotüpler. Tek duvarlı karbon nanotüpler (SWCNT'ler), grafenin kenarları dikişsiz olarak birleştirilmiş bir silindire katlanmasıyla oluşturulan bir yapıya sahip bir karbon nanofiber alt türüdür. Grafenin dikişsiz bir silindire yuvarlanması, yalnızca sonlu sayıda yolla mümkündür; bu, bir silindire yuvarlandığında çakışan grafen üzerindeki iki eşdeğer noktayı birleştiren iki boyutlu vektörün yönünde farklılık gösterir. Bu vektöre kiralite vektörü denir. tek katmanlı karbon nanotüp. Bu nedenle, tek duvarlı karbon nanotüpler çap ve kiralite bakımından farklılık gösterir. Deneysel verilere göre tek duvarlı nanotüplerin çapı ~ 0.7 nm ile ~ 3-4 nm arasında değişmektedir. Tek duvarlı bir nanotüpün uzunluğu 4 cm'ye ulaşabilir.Üç SWCNT formu vardır: akiral "sandalye" tipi (her altıgenin iki tarafı CNT eksenine dik olarak yönlendirilir), akiral "zikzak" tipi (her birinin iki tarafı) altıgen CNT eksenine paralel olarak yönlendirilir) ve kiral veya sarmal (altıgenin her bir tarafı CNT eksenine 0 ve 90'dan farklı bir açıyla yerleştirilmiştir) º ). Bu nedenle, “koltuk” tipindeki aşiral CNT'ler, “zikzak” tipi - (n, 0), kiral - (n, m) endeksleri (n, n) ile karakterize edilir.

Çok duvarlı nanotüpler. Çok katmanlı karbon nanotüpler (MWCNT'ler), birkaç iç içe tek katmanlı karbon nanotüp tarafından oluşturulan bir yapıya sahip karbon nanofiberlerin bir alt türüdür (bkz. Şekil 2). Çok duvarlı nanotüplerin dış çapı, birkaç nanometreden onlarca nanometreye kadar geniş bir aralıkta değişir.

Bir MWCNT'deki katman sayısı çoğu zaman 10'dan fazla değildir, ancak bazı durumlarda birkaç onluğa ulaşır.

Bazen, çok katmanlı nanotüpler arasında iki katmanlı nanotüpler özel bir tip olarak seçilmektedir. "Rus bebekleri" tipi yapı, bir dizi eş eksenli iç içe silindirik tüptür. Bu yapının başka bir türü, bir dizi iç içe eş eksenli prizmadır. Son olarak, bu yapıların sonuncusu bir parşömene (scroll) benzer. Şekildeki tüm yapılar için 0.34 nm değerine yakın, bitişik grafen katmanları arasındaki mesafenin karakteristik değeri, bitişik kristal grafit düzlemleri arasındaki mesafenin doğasında vardır.<#"128" src="doc_zip3.jpg" />

Rus Matruşka Rulo Kartonpiyer

Karbon nanofiberler (CNF), kavisli grafen katmanlarının veya nanokonların, iç yapısı bir açı ile karakterize edilebilen tek boyutlu bir filament halinde katlandığı bir malzeme sınıfıdır. grafen katmanları ve fiber ekseni arasında. Ortak bir ayrım, iki ana elyaf türü arasındadır: Yoğun bir şekilde paketlenmiş konik grafen katmanları ve büyük α ile Balıksırtı ve daha çok çok duvarlı karbon nanotüpler gibi olan silindirik fincan benzeri grafen katmanları ve küçük α ile Bambu.<#"228" src="doc_zip4.jpg" />

a - nanofiber "madeni para sütunu";

b - "Noel ağacı yapısı" nanofiber (koni yığını, "balık kılçığı");

c - nanofiber "bardak yığını" ("abajurlar");

d - nanotüp "Rus matryoshka";

e - bambu şeklindeki nanofiber;

e - küresel kesitli nanofiber;

g - çokyüzlü bölümlere sahip nanofiber

Karbon nanotüplerin ayrı bir alt tür olarak izolasyonu, özelliklerinin diğer karbon nanolif türlerinin özelliklerinden daha iyi olması için belirgin şekilde farklı olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu, nanotüp duvarını tüm uzunluğu boyunca oluşturan grafen tabakasının yüksek çekme mukavemetine, termal ve elektriksel iletkenliğe sahip olmasıyla açıklanmaktadır. Bunun aksine, duvar boyunca hareket eden karbon nanoliflerde bir grafen katmanından diğerine geçişler meydana gelir. Katmanlar arası temasların varlığı ve nanoliflerin yapısının yüksek kusurlu olması, fiziksel özelliklerini önemli ölçüde bozar.

Hikaye

Nanotüplerin ve nanoliflerin tarihçesinden ayrı ayrı bahsetmek zordur, çünkü bu ürünler sentez sırasında sıklıkla birbirine eşlik eder. Karbon nanoliflerin üretimine ilişkin ilk verilerden biri, Hughes ve Chambers tarafından bir demir pota içinde CH4 ve H2 karışımının pirolizi sırasında oluşan karbonun boru şeklindeki formlarının üretimi için muhtemelen 1889 tarihli bir patenttir. Gazın pirolizi ve ardından karbon çökeltmesi yoluyla karbon filamentlerini büyütmek için bir metan ve hidrojen karışımı kullandılar. Bu liflerin kesin olarak elde edilmesinden bahsetmek çok daha sonra, elektron mikroskobu kullanarak yapılarını incelemek mümkün hale geldiğinde mümkün oldu. Elektron mikroskobu kullanılarak karbon nanofiberlerin ilk gözlemi, 1950'lerin başında, Sovyet Fizikokimya Dergisi'nde 50 nanometre çapında içi boş grafit karbon fiberlerini gösteren bir makale yayınlayan Sovyet bilim adamları Radushkevich ve Lukyanovich tarafından yapıldı. 1970'lerin başında, Japon araştırmacılar Koyama ve Endo, 1 µm çapında ve 1 mm'den fazla uzunlukta buhar biriktirme (VGCF) ile karbon lifleri üretmeyi başardılar. Daha sonra, 1980'lerin başında, ABD'de Tibbets ve Fransa'da Benissad, karbon fiber (VGCF) sürecini iyileştirmeye devam etti. ABD'de, pratik uygulamalar için bu malzemelerin sentezi ve özellikleri üzerine daha derinlemesine araştırmalar R. Terry K. Baker tarafından yürütüldü ve karbon nanoliflerin büyümesini baskılama ihtiyacından motive oldu. kalıcı sorunlarözellikle petrol rafinerisi alanında olmak üzere çeşitli ticari işlemlerde malzeme birikiminden kaynaklanır. Gaz fazından yetiştirilen karbon liflerini ticarileştirmeye yönelik ilk girişim 1991 yılında Japon şirketi Nikosso tarafından Grasker markası altında yapıldı, aynı yıl Ijima karbon nanotüplerin keşfini bildiren ünlü makalesini yayınladı.<#"justify">Fiş

Şu anda, esas olarak hidrokarbonların pirolizine ve grafitin süblimleşmesine ve süblimleştirilmesine dayanan sentezler kullanılmaktadır.

Grafitin süblimasyonu-desüblimasyonubirkaç şekilde uygulanabilir:

• ark yöntemi,
• radyan ısıtma (güneş yoğunlaştırıcılarının kullanımı veya Lazer radyasyonu),
• lazer-termal,
• elektron veya iyon ışını ile ısıtma,
• plazma süblimasyon,
• dirençli ısıtma

Bu seçeneklerin çoğunun kendi varyasyonları vardır. Elektrik ark yönteminin bazı çeşitlerinin hiyerarşisi şemada gösterilmiştir:

Şu anda en yaygın yöntem, ark deşarjlı plazmada grafit elektrotların termal saçılmasıdır. Sentez işlemi, yaklaşık 500 mm Hg'lik bir basınçta helyumla dolu bir bölmede gerçekleştirilir. Sanat. Plazma yanması sırasında, anotun yoğun termal buharlaşması meydana gelirken, katodun uç yüzeyinde karbon nanotüplerin oluştuğu bir tortu oluşur. Maksimum nanotüp sayısı, plazma akımı minimum olduğunda ve yoğunluğu yaklaşık 100 A/cm2 olduğunda oluşur. Deneysel kurulumlarda, elektrotlar arasındaki voltaj yaklaşık 15–25 V'tur, deşarj akımı birkaç on amperdir ve grafit elektrotların uçları arasındaki mesafe 1-2 mm'dir. Sentez işlemi sırasında, anot kütlesinin yaklaşık %90'ı katot üzerinde biriktirilir. Ortaya çıkan sayısız nanotüp, yaklaşık 40 um'lik bir uzunluğa sahiptir. Katot ucunun düz yüzeyine dik olarak büyürler ve yaklaşık 50 μm çapında silindirik kirişler halinde toplanırlar.

Nanotüp demetleri, katot yüzeyini düzenli olarak kaplayarak bir petek yapısı oluşturur. Karbon birikintisindeki nanotüplerin içeriği yaklaşık %60'tır. Bileşenleri ayırmak için ortaya çıkan çökelti metanol içine yerleştirilir ve sonikasyona tabi tutulur. Sonuç, su ilave edildikten sonra bir santrifüjde ayrılmaya tabi tutulan bir süspansiyondur. Büyük parçacıklar santrifüjün duvarlarına yapışırken, nanotüpler süspansiyon içinde yüzer halde kalır. Daha sonra nanotüpler nitrik asitte yıkanır ve 750°C sıcaklıkta 1:4 oranında oksijen ve hidrojen gaz akışında kurutulur. 0C'de 5 dakika. Bu tür bir işlemin bir sonucu olarak, ortalama çapı 20 nm ve uzunluğu 10 um olan çok sayıda nanotüpten oluşan hafif gözenekli bir malzeme elde edilir. Şimdiye kadar elde edilen maksimum nanofiber uzunluğu 1 cm'dir.

hidrokarbonların pirolizi

İlk reaktiflerin seçimi ve işlem yürütme yöntemleri açısından, bu grup önemli ölçüde daha fazla Grafitin süblimasyon ve desüblimasyon yöntemlerinden daha fazla seçenek. CNT oluşum süreci üzerinde daha hassas kontrol sağlar, büyük ölçekli üretim için daha uygundur ve yalnızca karbon nanomalzemelerin kendilerinin değil, aynı zamanda substratlar üzerindeki belirli yapıların, nanotüplerden oluşan makroskopik liflerin ve ayrıca kompozit malzemelerin üretilmesine izin verir, özellikle karbon CNT'ler, karbon fiberler ve karbon kağıdı, seramik kompozitler ile modifiye edilmiştir. Yakın zamanda geliştirilen nanosferik litografiyi kullanarak, CNT'lerden fotonik kristaller elde etmek mümkün oldu. Bu şekilde belirli bir çap ve uzunluktaki CNT'leri izole etmek mümkündür.

Ek olarak, pirolitik yöntemin avantajları, örneğin gözenekli alümina membranlar veya moleküler elekler kullanılarak matris sentezi için uygulanması olasılığını içerir. Alüminyum oksit kullanarak dallı CNT'ler ve CNT membranlar elde etmek mümkündür. Matris yönteminin ana dezavantajları şunlardır: yüksek fiyat birçok matris, küçük boyutları ve aktif reaktifler kullanma ihtiyacı ve matrislerin çözülmesi için zorlu koşullar.

Üç hidrokarbonun, metan, asetilen ve benzenin pirolizi ve ayrıca CO'nun termal ayrışması (orantısızlığı) en çok CNT'lerin ve CNF'lerin sentezi için kullanılır. Metan, karbon monoksit gibi, düşük sıcaklıklarda bozunmaya meyilli değildir (metanın katalitik olmayan bozunması ~900°C'de başlar). hakkında C) görece az miktarda amorf karbon safsızlıkları ile SWCNT'leri sentezlemeyi mümkün kılar. Karbon monoksit düşük sıcaklıklarda başka bir nedenden dolayı bozunmaz: kinetik. Çeşitli maddelerin davranışlarındaki fark, Şekil 2'de görülebilir. 94.

Metanın diğer hidrokarbonlara ve karbon monoksite göre avantajları, CNT'lerin veya CNF'lerin oluşumu ile pirolizinin H2 salınımı ile birleştirilmesi gerçeğini içerir. 2ve mevcut H2 üretiminde kullanılabilir .

Katalizörler

CNT'lerin ve CNF'lerin oluşumu için katalizörler Fe, Co ve Ni'dir; daha küçük miktarlarda tanıtılan promotörler, esas olarak Mo, W veya Cr'dir (daha az sıklıkla - V, Mn, Pt ve Pd), katalizör taşıyıcıları uçucu olmayan oksitler ve metallerin hidroksitleridir (Mg, Ca, Al, La, Si , Ti, Zr), katı çözeltiler, bazı tuzlar ve mineraller (karbonatlar, spinel, perovskitler, hidrotalsit, doğal killer, diatomitler), moleküler elekler (özellikle zeolitler), silika jel, aerojel, alüminyum jel, gözenekli Si ve amorf C Aynı zamanda, V, Cr, Mo, W, Mn ve muhtemelen piroliz koşulları altındaki diğer bazı metaller, bileşikler biçimindedir - oksitler, karbürler, metalatlar vb.

Soy metaller (Pd, Ru, PdSe), alaşımlar (mischmetal, permalloy, nichrome, monel, paslanmaz çelik, Co-V, Fe-Cr, Fe-Sn, Fe-Ni-Cr, Fe-Ni-C, Co-Fe -Ni, sert alaşımlı Co-WC, vb.), CoSi 2ve CoGe 2, LaNi 5, MmNi 5(Mm - mischmetal), Zr alaşımları ve diğer hidrit oluşturan metaller. Aksine, Au ve Ag, CNT'lerin oluşumunu engeller.

Katalizörler, ince bir oksit film ile kaplanmış silikon üzerine, germanyum, bazı cam türleri ve diğer malzemelerden yapılmış substratlar üzerinde biriktirilebilir.

Belirli bir bileşime sahip bir çözelti içinde tek kristalli silikonun elektrokimyasal olarak aşındırılmasıyla elde edilen gözenekli silikon, ideal bir katalizör taşıyıcısı olarak kabul edilir. Gözenekli silikon mikro gözenekler içerebilir (< 2 нм), мезопоры и макропоры (>100 nm). Katalizör elde etmek için geleneksel yöntemler kullanılır:

• tozların karıştırılması (nadiren sinterlenmesi);
• metallerin bir substrat üzerinde biriktirilmesi veya elektrokimyasal olarak biriktirilmesi, ardından sürekli bir ince filmin nano boyutlu adalara dönüştürülmesi (birkaç metalin katman katman biriktirilmesi de kullanılır;
• kimyasal buhar birikimi;
• substratı çözeltiye daldırmak;
• bir substrata katalizör parçacıklarının bir süspansiyonunun uygulanması;
• çözeltinin dönen bir alt tabakaya uygulanması;
• inert tozların tuzlarla emprenye edilmesi;
• oksitlerin veya hidroksitlerin birlikte çökeltilmesi;
• iyon değişimi;
• kolloidal yöntemler (sol-jel işlemi, ters misel yöntemi);
• tuzların termal ayrışması;
• metal nitratların yanması.

Yukarıda açıklanan iki gruba ek olarak, CNT'leri elde etmek için çok sayıda başka yöntem geliştirilmiştir. Kullanılan karbon kaynaklarına göre sınıflandırılabilirler. Başlangıç ​​bileşikleri şunlardır: grafit ve diğer katı karbon formları, organik bileşikler, inorganik bileşikler, organometalik bileşikler. Grafit, çeşitli şekillerde CNT'lere dönüştürülebilir: yoğun bilyalı öğütme ve ardından yüksek sıcaklıkta tavlama; erimiş tuzların elektrolizi; ayrı grafen tabakalarına ayrılma ve ardından bu tabakaların kendiliğinden bükülmesi. Amorf karbon, hidrotermal koşullar altında işlendiğinde CNT'lere dönüştürülebilir. Karbon siyahından (kurumdan), CNT'ler, katalizörlü veya katalizörsüz yüksek sıcaklık dönüşümü ve ayrıca basınçlı su buharı ile etkileşim yoluyla elde edildi. Nanotübüler yapılar, vakumlu tavlama ürünlerinde bulunur (1000 hakkında C) bir katalizör varlığında elmas benzeri karbon filmleri. Son olarak, fullerit C'nin katalitik yüksek sıcaklık dönüşümü 60veya hidrotermal koşullar altında işlenmesi de CNT'lerin oluşumuna yol açar.

Karbon nanotüpler doğada bulunur. Bir grup Meksikalı araştırmacı, onları 5,6 km derinlikten alınan petrol örneklerinde buldu (Velasco-Santos, 2003). CNT çapı birkaç nanometreden onlarca nanometreye kadar değişmekteydi ve uzunluk 2 μm'ye ulaştı. Bazıları çeşitli nanopartiküllerle dolduruldu.

Karbon nanotüplerin saflaştırılması

CNT'leri elde etmek için yaygın yöntemlerin hiçbiri onların saf formlarında izole edilmelerine izin vermez. NT'ye karşı safsızlıklar fullerenler, amorf karbon, grafitleştirilmiş parçacıklar, katalizör parçacıkları olabilir.

Üç grup CNT temizleme yöntemi vardır:

1. yıkıcı,
2. yıkıcı olmayan,
3. kombine.

Yıkıcı yöntemler kullanımı kimyasal reaksiyonlar Oksidatif veya indirgeyici olabilen ve farklı karbon formlarının reaktivitesindeki farklılıklara dayanan. Oksidasyon için, oksitleyici ajanların çözeltileri veya gazlı reaktifler kullanılır; indirgeme için hidrojen kullanılır. Yöntemler, yüksek saflıkta CNT'leri izole etmeyi mümkün kılar, ancak tüplerin kaybıyla ilişkilidir.

Tahribatsız yöntemler arasında ekstraksiyon, flokülasyon ve seçici çökeltme, çapraz akışlı mikrofiltrasyon, dışlama kromatografisi, elektroforez, organik polimerlerle seçici reaksiyon yer alır. Kural olarak, bu yöntemler verimsiz ve verimsizdir.

Karbon nanotüplerin özellikleri

Mekanik. Nanotüpler, söylendiği gibi, hem gerilmede hem de bükülmede son derece güçlü bir malzemedir. Ayrıca, kritik olanları aşan mekanik streslerin etkisi altında, nanotüpler "kırılmaz", yeniden düzenlenir. Nanotüplerin böyle bir özelliğine dayanarak, yüksek mukavemetli oldukları söylenebilir. en iyi malzeme uzay asansörü kablosu için şu an. Deneylerin ve sayısal simülasyon sonuçlarının gösterdiği gibi, tek katmanlı bir nanotüpün Young modülü, çelikten daha büyük bir büyüklük sırası olan 1-5 TPa mertebesinde değerlere ulaşır. Aşağıdaki grafik, tek duvarlı bir nanotüp ile yüksek mukavemetli çelik arasındaki bir karşılaştırmayı göstermektedir.

Uzay asansörünün kablosunun 62,5 GPa'lık bir mekanik strese dayanacağı tahmin edilmektedir.

Çekme diyagramı (mekanik stresin bağımlılığı ? bağıl uzamadan mı?)

Şu anda en güçlü malzemeler ile karbon nanotüpler arasındaki önemli farkı göstermek için aşağıdaki düşünce deneyini yapalım. Daha önce varsayıldığı gibi, bugüne kadarki en dayanıklı malzemelerden oluşan belirli bir kama şeklindeki homojen yapının bir uzay asansörü için bir kablo görevi göreceğini, o zaman GEO'daki (jeostatik Dünya yörüngesi) kablonun çapının yaklaşık olacağını hayal edin. 2 km ve Dünya yüzeyinde 1 mm'ye kadar daralacaktır. Bu durumda toplam kütle 60*1010 ton olacaktır. Malzeme olarak karbon nanotüpler kullanılmış olsaydı, kablonun GEO'daki çapı 0,26 mm ve Dünya yüzeyinde 0,15 mm idi ve bu nedenle toplam kütle 9,2 tondu. Yukarıdaki gerçeklerden görülebileceği gibi, karbon nanofiber, gerçek çapı yaklaşık 0.75 m olacak bir kabloyu inşa etmek için gerekli olan malzemedir ve uzay asansörü arabasını hareket ettirmek için kullanılan elektromanyetik sisteme de dayanabilir.

Elektriksel. Karbon nanotüplerin küçük boyutları nedeniyle, yalnızca 1996'da spesifik özelliklerini doğrudan ölçmek mümkün oldu. elektrik direnci dört yollu yöntem.

Altın şeritler, bir vakumda cilalı bir silikon oksit yüzeyinde biriktirildi. Aralarına 2-3 µm uzunluğunda nanotüpler yerleştirildi. Daha sonra, 80 nm kalınlığında dört tungsten iletken, ölçüm için seçilen nanotüplerden birine yerleştirildi. Tungsten iletkenlerin her biri altın şeritlerden biriyle temas halindeydi. Nanotüp üzerindeki kontaklar arasındaki mesafe 0,3 ila 1 um arasındaydı. Doğrudan ölçümler gösterdi ki direnç nanotüpler önemli ölçüde değişebilir - 5.1 * 10'dan -60,8 ohm/cm'ye kadar. Minimum özdirenç, grafitten daha düşük bir büyüklük sırasıdır. Nanotüplerin çoğu metalik iletkenliğe sahipken, daha küçük kısım 0,1 ila 0,3 eV bant aralığına sahip bir yarı iletkenin özelliklerini sergiler.

Fransız ve Rus araştırmacılar (IPTM RAS, Chernogolovka'dan), süper iletkenlik olan nanotüplerin başka bir özelliğini keşfettiler. Bir demet halinde yuvarlanan ~ 1 nm çapında tek katmanlı bir nanotüpün akım-voltaj özelliklerini ölçtüler. Büyük bir sayı tek duvarlı nanotüplerin yanı sıra tek tek çok duvarlı nanotüpler. İki süper iletken metal kontak arasında 4K'ya yakın bir sıcaklıkta süper iletken bir akım gözlemlendi. Bir nanotüpteki yük transferinin özellikleri, sıradan, üç boyutlu iletkenlerde bulunanlardan esasen farklıdır ve görünüşe göre, transferin tek boyutlu doğası ile açıklanır.

Ayrıca, Lozan Üniversitesi'nden (İsviçre) de Girom ilginç bir özellik keşfetti: tek katmanlı bir nanotüpün 5-10 derecelik küçük bir bükülmesiyle iletkenlikte keskin (yaklaşık iki büyüklük sırası) bir değişiklik. Bu özellik nanotüplerin kapsamını genişletebilir. Bir yandan, nanotüp, mekanik titreşimlerin bir elektrik sinyaline ve bunun tersi için hazır, oldukça hassas bir dönüştürücü olduğu ortaya çıkıyor (aslında, birkaç mikron uzunluğunda ve yaklaşık bir nanometre çapında bir telefon alıcısıdır) ve Öte yandan, en küçük deformasyonların neredeyse hazır bir sensörüdür. Böyle bir sensör, örneğin tren ve uçak yolcuları, nükleer ve termik santral personeli vb. gibi insanların güvenliğinin bağlı olduğu mekanik bileşenlerin ve parçaların durumunu izleyen cihazlarda kullanılabilir.

Kılcal damar. Deneyler, açık bir nanotüpün kılcal özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Bir nanotüp açmak için üst kısmı - kapağı çıkarmak gerekir. Çıkarmanın bir yolu, nanotüpleri 850°C sıcaklıkta tavlamaktır. 0C bir karbon dioksit akışı içinde birkaç saat. Oksidasyon sonucunda tüm nanotüplerin yaklaşık %10'u açıktır. Nanotüplerin kapalı uçlarını yok etmenin bir başka yolu da 2400 C sıcaklıkta 4,5 saat konsantre nitrik aside maruz bırakmaktır. Bu işlem sonucunda nanotüplerin %80'i açılır.

Kılcal fenomenle ilgili ilk çalışmalar, bir sıvının, eğer bir nanotüp kanalının içine nüfuz ettiğini gösterdi. yüzey gerilimi 200 mN/m'den yüksek değil. Bu nedenle nanotüplere herhangi bir maddeyi sokmak için düşük yüzey gerilimine sahip solventler kullanılır. Örneğin, yüzey gerilimi düşük (43 mN/m) olan konsantre nitrik asit, nanotüp kanalına belirli metalleri sokmak için kullanılır. Daha sonra 4000 C'de 4 saat hidrojen atmosferinde tavlama yapılır, bu da metalin indirgenmesine yol açar. Bu şekilde nikel, kobalt ve demir içeren nanotüpler elde edildi.

Metallerle birlikte karbon nanotüpler, moleküler hidrojen gibi gaz halindeki maddelerle doldurulabilir. Bu yetenek, motorlarda çevre dostu bir yakıt olarak kullanılabilecek hidrojenin güvenli bir şekilde depolanması olasılığını ortaya çıkardığı için pratik bir öneme sahiptir. içten yanma. Ayrıca, bilim adamları, halihazırda içlerinde gömülü olan gadolinyum atomlarına sahip bütün bir fulleren zinciri yerleştirebildiler (bkz. Şekil 5).

Pirinç. 5. Tek duvarlı bir nanotüpün içindeki C60'ın içinde

Kapiler etkiler ve nanotüplerin doldurulması

nanotüp karbon piroliz elektrik arkı

Karbon nanotüplerin keşfinden kısa bir süre sonra, araştırmacıların dikkati nanotüpleri doldurma olasılığına çekildi. çeşitli maddeler sadece bilimsel açıdan değil, aynı zamanda büyük önem Uygulanan problemler için, iletken, yarı iletken veya süper iletken bir malzeme ile doldurulmuş bir nanotüp, bugüne kadar bilinen tüm mikro elektronik elemanların en küçüğü olarak kabul edilebilir. Bu soruna bilimsel ilgi, şu soruya deneysel olarak doğrulanmış bir cevap alma olasılığı ile ilişkilidir: kılcal fenomenler hangi minimum boyutlarda makroskopik nesnelerde bulunan özelliklerini korur? İlk kez, bu problem polarizasyon kuvvetlerinin etkisi altında bir HP molekülünün nanotüplerin içine geri çekilmesi probleminde ele alındı. Tüpün iç yüzeyini kapiler içine ıslatan sıvıların çekilmesine yol açan kapiler fenomeninin, nanometre çaplı tüplere geçişte doğalarını koruduğu gösterilmiştir.

Karbon nanotüplerdeki kapiler fenomeni ilk olarak erimiş kurşunun kapiler geri çekilmesinin nanotüplere etkisinin gözlemlendiği bir çalışmada deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Bu deneyde, 30 V voltaj ve 180-200 A akımda 0,8 çapında ve 15 cm uzunluğunda elektrotlar arasında nanotüplerin sentezine yönelik bir elektrik arkı ateşlendi. Bir malzeme tabakası 3-4 Anot yüzeyinin ısıl tahribatı sonucu katot yüzeyinde oluşan cm yüksekliğinde odacıktan uzaklaştırılmış ve 5 saat boyunca T=850°C'de karbondioksit akışı içinde tutulmuştur. Numunenin kütlesinin yaklaşık %10'unu kaybettiği bu işlem, numunenin amorf grafit parçacıklarından arındırılmasına ve çökelti içindeki nanotüplerin keşfedilmesine katkıda bulunmuştur. Nanotüpler içeren çökeltinin orta kısmı etanol içine yerleştirildi ve sonikasyona tabi tutuldu. Kloroform içinde dağılan oksidasyon ürünü, elektron mikroskobu ile gözlem için delikli bir karbon banda uygulandı. Gözlemlerin gösterdiği gibi, işleme tabi tutulmayan tüpler dikişsiz bir yapıya sahipti, kafalar doğru biçim ve 0,8 ila 10 nm arası çap. Oksidasyonun bir sonucu olarak, nanotüplerin yaklaşık %10'unun kapaklarının hasarlı olduğu ortaya çıktı ve tepeye yakın katmanlardan bazıları yırtıldı. Gözlem amaçlı nanotüpler içeren bir numune, metal bir yüzeyin bir elektron ışını ile ışınlanmasıyla elde edilen erimiş kurşun damlalarıyla vakumla dolduruldu. Bu durumda, nanotüplerin dış yüzeyinde 1 ila 15 nm boyutlarında kurşun damlacıkları gözlendi. Nanotüpler 30 dakika boyunca Т = 400°С'de (kurşunun erime noktasının üzerinde) havada tavlandı. Elektron mikroskobu yardımıyla yapılan gözlemlerin gösterdiği gibi, tavlamadan sonra bazı nanotüplerin katı bir malzeme ile doldurulduğu ortaya çıktı. Doldurma nanotüplerinin benzer bir etkisi, güçlü bir elektron ışını ile tavlama sonucu açılan tüplerin kafalarının ışınlanması üzerine gözlendi. Yeterince güçlü bir ışınlama ile, tüpün açık ucuna yakın malzeme erir ve içeriye nüfuz eder. Tüplerin içinde kurşun varlığı, X-ışını kırınımı ve elektron spektroskopisi ile belirlendi. En ince kurşun telin çapı 1.5 nm idi. Gözlem sonuçlarına göre doldurulmuş nanotüp sayısı %1'i geçmemiştir.

özel ders

Bir konuyu öğrenmek için yardıma mı ihtiyacınız var?

Uzmanlarımız, ilginizi çeken konularda tavsiyelerde bulunacak veya özel ders hizmetleri sunacaktır.
Başvuru yapmak bir danışma alma olasılığı hakkında bilgi edinmek için şu anda konuyu belirterek.

Enerji, insan hayatında büyük rol oynayan önemli bir endüstridir. Ülkenin enerji durumu, birçok bilim insanının bu alandaki çalışmalarına bağlıdır. Bugüne kadar arıyorlar Bu amaçlar için, güneş ışığı ve sudan başlayarak havanın enerjisine kadar her şeyi kullanmaya hazırlar. Enerji üretebilen ekipman çevre, çok takdir edildi.

Genel bilgi

Karbon nanotüpler, silindirik bir şekle sahip genişletilmiş haddelenmiş grafit düzlemlerdir. Kural olarak, kalınlıkları birkaç santimetre uzunluğunda birkaç on nanometreye ulaşır. Nanotüplerin sonunda fulleren parçalarından biri olan küresel bir kafa oluşur.

İki tür karbon nanotüp vardır: metal ve yarı iletken. Ana farkları akımın iletkenliğidir. İlk tip, akımı 0ºº'ye eşit bir sıcaklıkta ve ikincisi - sadece yüksek sıcaklıklarda iletebilir.

Karbon nanotüpler: özellikler

Çoğunluk modern trendler Uygulamalı kimya veya nanoteknoloji gibi, karbon çerçeve yapısına sahip nanotüplerle ilişkilidir. Ne olduğunu? Bu yapı, yalnızca karbon atomları ile birbirine bağlı büyük molekülleri ifade eder. Özellikleri kapalı bir kabuğa dayanan karbon nanotüpler oldukça değerlidir. Ayrıca, bu oluşumlar silindirik bir şekle sahiptir. Bu tür tüpler, bir grafit levha katlanarak veya belirli bir katalizörden büyütülerek elde edilebilir. Aşağıda fotoğrafları sunulan karbon nanotüpler alışılmadık bir yapıya sahiptir.

Bunlar değişik formlar ve boyutlar: tek katmanlı ve çok katmanlı, düz ve sarma. Nanotüpler oldukça kırılgan görünmesine rağmen, güçlü bir malzemedir. Birçok çalışma sonucunda esneme ve eğilme gibi özelliklere sahip oldukları tespit edilmiştir. Ciddi mekanik yüklerin etkisi altında, elemanlar yırtılmaz veya kırılmaz, yani farklı voltajlara uyum sağlayabilirler.

toksisite

Yapılan çok sayıda çalışma sonucunda karbon nanotüplerin asbest lifleri ile aynı sorunlara yol açabileceği yani akciğer kanserinin yanı sıra çeşitli malign tümörlerin meydana geldiği tespit edildi. Asbestin olumsuz etki derecesi, liflerinin tipine ve kalınlığına bağlıdır. Karbon nanotüpler ağırlık ve boyut olarak küçük olduklarından hava ile insan vücuduna kolayca girerler. Ayrıca, plevraya girerler ve göğüs, ve zamanla çeşitli komplikasyonlara neden olur. Bilim adamları bir deney yaptılar ve farelerin yiyeceğine nanotüp parçacıkları eklediler. Küçük çaplı ürünler pratik olarak vücutta oyalanmadı, ancak daha büyük olanlar midenin duvarlarına kazıldı ve çeşitli hastalıklara neden oldu.

Edinme Yöntemleri

Bugüne kadar var aşağıdaki yöntemler karbon nanotüplerin üretimi: ark şarjı, ablasyon, gaz fazından biriktirme.

Elektrik ark deşarjı. Plazmada elde etme (karbon nanotüpler bu makalede anlatılmaktadır) elektrik şarjı helyum ile yanan. Böyle bir işlem, fulleren üretimi için özel teknik ekipman kullanılarak gerçekleştirilebilir. Ancak bu yöntemle diğer ark yakma modları kullanılır. Örneğin, azalır ve çok büyük kalınlıktaki katotlar da kullanılır. Helyum atmosferi yaratmak için bunun basıncını arttırmak gerekir. kimyasal element. Püskürtme ile karbon nanotüpler elde edilir. Sayılarını artırmak için grafit çubuğa bir katalizör eklemek gerekir. Çoğu zaman bir karışımdır farklı gruplar metal. Ayrıca, basınçta ve püskürtme yönteminde bir değişiklik vardır. Böylece karbon nanotüplerin oluştuğu katodik bir tortu elde edilir. Bitmiş ürünler katoda dik olarak büyür ve demetler halinde toplanır. 40 µm uzunluğundadırlar.

Ablasyon. Bu yöntem Richard Smalley tarafından icat edildi. Özü, yüksek sıcaklıklarda çalışan bir reaktörde farklı grafit yüzeyleri buharlaştırmaktır. Reaktörün tabanındaki grafitin buharlaşması sonucu karbon nanotüpler oluşur.

Soğutma yüzeyi vasıtasıyla soğutulur ve toplanırlar. İlk durumda, eleman sayısı% 60'a eşitse, bu yöntemle rakam% 10 arttı. Lazer absolasyon yönteminin maliyeti diğerlerine göre daha pahalıdır. Kural olarak, reaksiyon sıcaklığı değiştirilerek tek duvarlı nanotüpler elde edilir.

Gaz fazından biriktirme. Karbon buharı biriktirme yöntemi 50'lerin sonlarında icat edildi. Ancak kimse bununla karbon nanotüplerin elde edilebileceğini hayal bile etmemişti. Bu nedenle, önce yüzeyi bir katalizör ile hazırlamanız gerekir. Farklı metallerin küçük parçacıkları, örneğin kobalt, nikel ve diğerleri, onun görevi görebilir. Nanotüpler katalizör yatağından çıkmaya başlar. Kalınlıkları doğrudan katalize eden metalin boyutuna bağlıdır. Yüzey yüksek sıcaklıklara ısıtılır ve ardından karbon içeren bir gaz verilir. Bunların arasında metan, asetilen, etanol vb. Bulunur. Amonyak ek bir teknik gaz görevi görür. Bu nanotüp elde etme yöntemi en yaygın olanıdır. Sürecin kendisi, çok sayıda borunun üretimi için daha az finansal kaynak harcanması nedeniyle çeşitli endüstriyel işletmelerde gerçekleşir. Bu yöntemin bir diğer avantajı da şudur: dikey elemanlar katalizör görevi gören herhangi bir metal parçacıktan elde edilebilir. Karbon sentezinin bir sonucu olarak görünüşlerini mikroskop altında gözlemleyen Suomi Iijima'nın araştırması sayesinde elde etmek (karbon nanotüpler her yönden açıklanmıştır) mümkün olmuştur.

Ana türler

Karbon elementleri katman sayısına göre sınıflandırılır. En basit tip, tek duvarlı karbon nanotüplerdir. Her birinin kalınlığı yaklaşık 1 nm'dir ve uzunlukları çok daha uzun olabilir. Yapıyı düşünürsek, ürün altıgen ızgaralı grafit sarma gibi görünüyor. Tepelerinde karbon atomları bulunur. Böylece tüp, dikişleri olmayan bir silindir şeklindedir. Cihazların üst kısmı fulleren moleküllerinden oluşan kapaklarla kapatılmıştır.

Bir sonraki tip çok katmanlı karbon nanotüplerdir. Silindir şeklinde katlanmış birkaç grafit katmanından oluşurlar. Aralarında 0.34 nm'lik bir mesafe korunur. Bu tür bir yapı iki şekilde tanımlanır. Birincisine göre, çok katmanlı tüpler, iç içe geçmiş bir oyuncak bebek gibi görünen birkaç tek katmanlı tüptür. İkincisine göre, çok katmanlı nanotüpler, katlanmış bir gazete gibi görünen, kendi çevresini birkaç kez saran bir grafit levhadır.

Karbon nanotüpler: uygulama

Elementler, nanomalzemeler sınıfının mutlak yeni bir temsilcisidir.

Daha önce de belirtildiği gibi, özelliklerinde grafit veya elmastan farklı olan bir çerçeve yapısına sahiptirler. Bu nedenle diğer malzemelere göre çok daha sık kullanılırlar.

Mukavemet, eğilme, iletkenlik gibi özelliklerinden dolayı birçok alanda kullanılırlar:

• polimerlere katkı maddesi olarak;
• aydınlatma cihazlarının yanı sıra telekomünikasyon ağlarındaki düz panel ekranlar ve tüpler için katalizör;
• elektromanyetik dalgaların emicisi olarak;
• enerji dönüşümü için;
• çeşitli pil türlerinde anot üretimi;
• hidrojen deposu;
• sensör ve kapasitör imalatı;
• kompozitlerin üretimi ve yapılarının ve özelliklerinin güçlendirilmesi.

Uzun yıllardır, uygulaması belirli bir endüstri ile sınırlı olmayan karbon nanotüpler birçok alanda kullanılmaktadır. bilimsel araştırma. Büyük ölçekli üretimle ilgili sorunlar olduğu için bu tür malzemelerin pazarda zayıf bir konumu vardır. Bir diğer önemli nokta, böyle bir maddenin gramı başına yaklaşık 120 $ olan karbon nanotüplerin yüksek maliyetidir.

Birçok spor malzemesinin imalatında kullanılan birçok kompozitin üretiminde ana unsur olarak kullanılmaktadırlar. Bir diğer sektör ise otomotiv sektörüdür. Bu alandaki karbon nanotüplerin işlevselleştirilmesi, iletken özelliklere sahip polimerler kazandırmaya indirgenmiştir.

Nanotüplerin termal iletkenlik katsayısı yeterince yüksektir, bu nedenle çeşitli büyük ekipman için bir soğutma cihazı olarak kullanılabilirler. Sonda tüplerine bağlı olan onlardan da ipuçları yapılır.

En önemli uygulama dalı bilgisayar teknolojisidir. Nanotüpler sayesinde özellikle düz ekranlar oluşturulur. Bunların yardımıyla, bilgisayarın genel boyutlarını önemli ölçüde azaltabilir ve teknik performansını artırabilirsiniz. Bitmiş ekipman, mevcut teknolojilerden birkaç kat daha üstün olacaktır. Bu çalışmalara dayanarak, yüksek voltajlı kineskoplar oluşturmak mümkündür.

Zamanla tüpler sadece elektronikte değil tıp ve enerji alanlarında da kullanılacaktır.

Üretme

Üretimi iki tip arasında dağıtılan karbon boru, eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır.

Yani, MWNT'ler SWNT'lerden çok daha fazlasını yapar. İkinci tip acil ihtiyaç durumunda yapılır. Çeşitli şirketler sürekli olarak karbon nanotüpler üretiyor. Ancak maliyetleri çok yüksek olduğu için pratikte talep edilmiyorlar.

Üretim liderleri

Bugün, karbon nanotüp üretiminde lider yer, diğer Avrupa ve Amerika ülkelerinden 3 kat daha yüksek olan Asya ülkeleri tarafından işgal edilmektedir. Özellikle Japonya, MWNT üretimi yapmaktadır. Ancak Kore ve Çin gibi diğer ülkeler bu göstergede hiçbir şekilde aşağı değildir.

Rusya'da Üretim

Karbon nanotüplerin yerli üretimi diğer ülkelerin çok gerisinde kalıyor. Aslında, her şey bu alandaki araştırmaların kalitesine bağlıdır. Ülkede bilim ve teknoloji merkezleri oluşturmak için yeterli mali kaynak ayırmamaktadır. Pek çok insan nanoteknoloji alanındaki gelişmeleri kabul etmemektedir çünkü endüstride nasıl kullanılacağını bilmemektedir. Bu nedenle ekonominin yeni bir yola geçişi oldukça zordur.

Bu nedenle, Rusya Devlet Başkanı, kalkınma yollarını gösteren bir kararname yayınladı. Çeşitli bölgeler karbon elementleri de dahil olmak üzere nanoteknolojiler. Bu amaçlar için özel bir geliştirme ve teknoloji programı oluşturulmuştur.

Siparişin tüm noktalarını yerine getirmek için Rosnanotech şirketi kuruldu. Devlet bütçesinden işleyişi için önemli bir miktar ayrıldı. Karbon nanotüplerin endüstriyel alana geliştirilmesi, üretimi ve tanıtılması sürecini kontrol etmesi gereken kişidir. Tahsis edilen miktar, çeşitli araştırma enstitüleri ve laboratuvarların oluşturulmasına harcanacak ve ayrıca yerli bilim adamlarının mevcut başarılarını güçlendirecektir. Ayrıca, bu fonlar, karbon nanotüplerin üretimi için yüksek kaliteli ekipman satın almak için kullanılacaktır. Bu malzeme birçok hastalığa neden olduğu için insan sağlığını koruyacak cihazlara da dikkat etmekte fayda var.

Daha önce de belirtildiği gibi, tüm sorun fon toplamaktır. Çoğu yatırımcı yatırım yapmak istemiyor. bilimsel gelişmelerözellikle uzun süre. Tüm işadamları kâr görmek ister, ancak nanogeliştirme yıllar alabilir. Küçük ve orta ölçekli işletmelerin temsilcilerini iten şey budur. Ayrıca, devlet yatırımı olmadan nanomalzemelerin üretimini tam olarak başlatmak mümkün olmayacaktır.

Diğer bir sorun, farklı iş aşamaları arasında ara bağlantı olmadığı için yasal bir çerçevenin olmamasıdır. Bu nedenle üretimi Rusya'da talep görmeyen karbon nanotüpler sadece finansal değil aynı zamanda zihinsel yatırımlar da gerektiriyor. Rusya Federasyonu, nanoteknolojinin gelişmesinde lider olan Asya ülkelerinden uzak olsa da.

Bugün bu sektördeki gelişmeler Moskova, Tambov, St. Petersburg, Novosibirsk ve Kazan'daki çeşitli üniversitelerin kimya bölümlerinde yürütülmektedir. Karbon nanotüplerin önde gelen üreticileri Granat şirketi ve Tambov'daki Komsomolets fabrikasıdır.

Olumlu ve olumsuz taraflar

Avantajları arasında, karbon nanotüplerin özel özellikleri ayırt edilebilir. Mekanik etkilerin etkisi altında çökmeyen dayanıklı bir malzemedir. Ek olarak, bükme ve germe için iyi çalışırlar. Bu, kapalı çerçeve yapısı ile mümkün olmaktadır. Uygulamaları tek bir sektörle sınırlı değildir. Tüpler otomotiv, elektronik, tıp ve enerjide uygulama bulmuştur.

Büyük bir dezavantaj, insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkidir.

İnsan vücuduna giren nanotüp parçacıkları, malign tümörlerin ve kanserin ortaya çıkmasına neden olur.

Önemli bir yönü de bu sektörün finansmanıdır. Birçok insan bilime yatırım yapmak istemiyor çünkü kar elde etmek uzun zaman alıyor. Ve araştırma laboratuvarlarının işleyişi olmadan nanoteknolojilerin geliştirilmesi imkansızdır.

Çözüm

Karbon nanotüpler önemli bir rol oynamaktadır. yenilikçi teknolojiler. Birçok uzman, önümüzdeki yıllarda bu endüstrinin büyümesini tahmin ediyor. Üretim yeteneklerinde önemli bir artış olacak ve bu da malların maliyetinde bir düşüşe yol açacaktır. Düşen fiyatlar ile tüpler büyük talep görecek ve birçok cihaz ve ekipman için vazgeçilmez bir malzeme haline gelecektir.

Böylece bu ürünlerin ne olduğunu öğrendik.