نانو کربن | نانو لوله کربنی

ضد آب نما / آجر / سیمان / بتن / گچ | نانو
آوریل 27, 2016
ضدآب سازی مصالح ساختمانی
آگوست 6, 2016

نانو کربن | نانو لوله کربنی

 ویژگی ها نانو کربنی 

  •  اندازه بسیار کوچک (قطر کوچکتر از 0/4 نانومتر)
  •  حالت رسانا و نیمه‌رسانایی بر حسب شکل هندسی‌شان
  • برخورداری از خاصیت منحصر به فرد ترابری پرتابه‌ای
  •  قدرت رسانایی گرمایی خیلی بالا
  •  سطح جداره صاف یا قدرت تفکیک بالا
  •  بروز خواص الکتریکی و مکانیکی منحصر به فرد در طول نانو تیوب
  • مدول یانگ بالا
  •  حساس به تغییرات کوچک نیروهای اعمال شده
  • چگالی سطحی بسیار بالا

کاربرد نانو کربن

  • به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت ها
  • استفاده در نمایشگرهای تشعشع میدانی
  • برای ذخیره نمودن سوخت های آلکانی و هیدروژن و ایجاد پیل های سوختی
  • ساخت نانوماشین ها
  • تشخیص و درمان سرطان

خصوصیات نانو کربن 

*اندازه بسیار کوچک (قطر کوچکتر از 0/4 نانومتر)

حالت رسانا و نیمه‌رسانایی آن ها بر حسب شکل هندسی‌شان

*برخورداری از خاصیت منحصر به فرد ترابری پرتابه‌ای

قدرت رسانایی گرمایی خیلی بالا

* سطح جداره صاف یا قدرت تفکیک بالا

بروز خواص الکتریکی و مکانیکی منحصر به فرد در طول آن ها

*مدول یانگ بالا

* حساس به تغییرات کوچک نیروهای اعمال شده

* گسیل و جذب نور

*ضریب تحرک الکتریسیته بسیار بالا

*خاصیت مغناطیسی، ممان مغناطیسی بسیار بزرگ

* چگالی سطحی بسیار بالا

* قابلیت ذخیره‌سازی

* داشتن خاصیت ابررسانایی

استحکام و مقاومت کششی بالا

مزایای نانو لوله کربنی 

•اندازه بسیار کوچک نانو لوله های کربنی (قطر کوچکتر از 4/0 نانومتر)

•نانولوله‌های کربنی بر حسب نحوه رول شدن صفحات گرافیتی سازندۀ‌شان به صورت رسانا یا نیمه‌رسانا در می‌آیند.

•نانو لوله های کربنی از خاصیت منحصر به فرد ترابری پرتابه‌ای برخوردارند.

•نانو لوله های کربنی دارای قدرت رسانایی گرمایی خیلی بالایی هستند.

•نانو لوله های کربنی سطح جداره صاف با قدرت تفکیک بالایی دارند

•دارای خواص الکتریکی و مکانیکی منحصر به فرد در طول آن ها هستند

•نانو لوله های کربنی دارای مدول یانگ بالایی هستند.

•نانو لوله ها به تغییرات کوچک نیروهای اعمال شده حساس می باشند.

•در نانولوله‌ها هر سه اتم کربن قابلیت ذخیره یک یون لیتیم را دارند در حالی که در گرافیت هر شش اتم کربن توانایی ذخیره یک یون لیتیم را دارند.

  • همچنین توانایی ذخیره انرژی در نانولوله‌ها چند برابر حجم الکترودهای گرافیتی است.
    •داشتن خاصیت ابررسانایی

•با عبور مایع از میان کلاف‌هایی از نانولوله‌های کربنی تک جداره، ولتاژ الکتریکی ایجاد می‌شود

•استحکام و مقاومت کششی بالا

کاربردهای نانولوله‌های کربنی

ترانزیستورها:

 نانولوله‌های کربنی در آستانه کاربرد در ترانزیستورهای سریع هستند، اما آن ها هنوز هم در اتصالات داخلی استفاده می‌شوند.

حسگرها:

 نانو لوله های کربنی دارای حساسیت بالایی هستند به طوری که به مقادیر ناچیزی از هر گاز، گرما یا تشعشع حساسند.

نمایشگرهای گسیل میدانی:

نانولوله‌های کربنی می‌توانند عنوان بهترین گسیل کننده میدانی را به خود اختصاص داده و ابزارهای الکترونی با راندمان وکارایی بالاتری تولید کنند.

حافظه‌های نانولوله‌ای:

 حافظه‌هایی که از این نانولوله‌ها ساخته می‌شوند می‌توانند مقادیر بسیار زیادی اطلاعات را در خود ذخیره نمایند.

استحکام‌دهی کامپوزیت‌ها:

 توزیع یکنواخت نانولوله‌ها در زمینه کامپوزیت و بهبود چسبندگی نانولوله‌ با زمینه در فرآوری این نانوکامپوزیت‌ها از موضوعات بسیار مهم است. نکته دیگر آنکه خواص غیر همسانگردی نانولوله‌ها باعث می‌شود که در کسر حجمی کمی از نانولوله‌ها رفتار جالبی در این نانوکامپوزیت‌ها پیدا شود.

کاربرد نانو لوله کربنی 

  •  ذخیره هیدروژن در پیل‌های سوختی،
  • افزایش ظرفیت باتری‌ها و پیل‌های سوختی،
  • افزایش راندمان پیل‌های خورشیدی،
  • جلیقه‌های ضدگلوله سبک و مستحکم،
  • کابل‌های ابررسانا یا رسانای سبک،
  • رنگ‌های رسانا،‌
  • روکش‌‌های کامپوزیتی ضد رادار

نانو لوله کربنی

  •  حصار حفاظتی الکترومغناطیسی در تجهیزات الکترونیکی
  • پلیمرهای رسانا،
  • فیبرهای بسیار مقاوم،
  • پارچه های با قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی جهت راه اندازی ادوات الکتریکی،
  • ماهیچه‌های مصنوعی با قدرت تولید نیروی 100 مرتبه بیشتر از ماهیچه‌های طبیعی
  • صنایع نساجی
  • افزایش کارایی سرامیک‌ها،
  • مواد پلاستیکی مستحکم

نانو کربن

  • تشخیص گلوکز
  •  محلولی برای اتصال درونی تراشه‌های بسیار سریع،
  • مدارهای منطقی و پردازنده‌های فوق سریع،
  • کمک به درمان آسیب‌دیدگی مغز،
  • دارورسانی به سلول‌های آسیب دیده،
  • از بین بردن تومورهای سرطانی،
  • تجزیه هیدروژن،
  • ژن‌درمانی،
  • تصویربرداری،
  • SPM،
  • FEM،
  • محافظ EMT
  •  حسگرهای شیمیایی
  • ، SET و LED
  • ، پیل‌های خورشیدی
  • LSI
کاربرد نانو کربنی
  • ماهیت ویژه ی کربن همراه با ساختاری مولکولی نانو لوله های کربنی سبب شده است تا این مواد دارای خواص فوق العاده ای از قبیل هدایت الکتریکی ، حرارتی استحکام سختی و چقرمگی باشند.
  • پیوند SP2 درلایه های گرافیتی به نانو لوله های کربنی الاستیسیته و استحکام مکانیکی ویژه ای می بخشد
  • .ورقه های گرافیتی لوله شده ( به منظور تشکیل نانو لوله های کربنی ) مومنتوم الکترونی کوانتیده شده را نشان می دهند که ناشی از طبیعت دوگانه نانو لوله های کربنی می باشد
  •  برحسب ساختار هندسی شان می توانند خواص فلزی و یا خواص نیمه هادی از خود نشان دهند.
  • خواص نوری CNTها به طور مستقیم به ساختار الکترونی آنها مربوط می شود
  • .طیف نوری نانو لوله های کربنی نیمه هادی ، شکاف نوار های غیر مجاز را از طریق فلورسانس در طیف IRنزدیک نشان می دهد
  • .ویژگی آنیزوتوپی هدایت گرمایی کریستال های گرافیتی بطور طبیعی در نانو لوله های کربنی منعکس شده است .
  • وقتی قطر لوله کاهش می یابد ، تغییر از ساختار صفحه ای شبه دوبعدی به لوله بک بعدی نقش بسیار مهمی را در افزایش هدایت حرارتی در راستای محور لوله و اطمینان از عایق بودن حرارتی در عرض لوله دارد.
درباره نانو ساختار های کربنی
  •  اتم هاي کربن در ساخت ترکیبات مهم شیمیایی بسیاري شرکت دارند
  • . از این رو پایه و اساس فناور ی هاي مختلفی هستند.
  • این اتم ها علاوه بر ترکیب شدن با عناصر دیگر، می توانند با اتم هاي کربن نیز پیوند دهند.
  • در ابعاد نانو متری چند پارامتر مهم وجود دارد که تاثیر بسیاری بر خواص مواد می گذارد .
  • اندازه و شکل فیزیکی نانومواد و چگونگی پیوند های بین اتمی آنها از قبیل پارامترها هستند .
درباره نانو لوله های کربنی
  •  نانو لوله های کربنی پارامترهایی مانند طول . قطر . و نحوه ی چینش اتمها در ساختار نانو لوله تعداد دیواره ها نقص های ساختاری و گروه های عاملی موجود بر روی نانو لوله از جمله خواص فیزیکی و شیمیایی هستند که در تعیین خواص نقش دارند
  • . یک نانو لوله همانطور که از نامش بر می آید یک استوانه ی تو خالی با قطری در حد نانو متر است .
  • طول هر نانو لوله میتواند از چند نانو مترتا چند میکرومتر باشد .
  • اگر یک نانو لوله ی تک دیواره را در نظر بگیریم با برش دادن دیواره ی آن در راستای طول نانو لوله یک صفحه از اتم ای کربن به نام گرافن به دست می آید .
انواع نانو لوله ای کربنی
  • به طور کلی نانو لوله های کربنی همانند گرافیت از پیوند هایSP2ساخته شده اند .
  • این ساختار پیوندی استحکام خاصی را برای آنها ایجاد می کند بطوریکه از پیوند ها SP3 موجود در الماس قویتر می باشد .
خواص CNT
  • نانو لوله های کربنی ، استوانه های ساخته شده از اتم های کربن در اندازه های نانومتری میباشند .
  • نانو لوله های کربنی استوانه هایی یک پارچه ( بدون درز ) شبیه به یک ورقه گرافیتی لوله شده که دو انتهای آن توسط نیمی از مولکول C60 مسدود شده است می باشند .
  • با وجود اینکه قطر این نانو لوله ها در حد نانو متر می باشد ولی طول آنها می تواند به چندین میکرومتر برسد .
انواع نانو لوله های کربنی

1-نانو لوله های کربنی چند دیواره(MWCNT) و تک دیواره (SWCNT)

2-. هر دو نوع آنها توسط انواع مختلفی از ساختارهای هندسی مشخصه سازی می شوند .

3-نانو لوله های کربنی تک دیواره را می توان به سه گروه تقسیم بندی کرد : نانو لوله های کربنی صندلی شکل ، زیگزاگ و کایرال .

روش  ساخت نانو لوله های کربنی
  • تجزیه کاتالیتیکی هیدروکربن ها ، تخلیه قوس الکتریکی ، فداشوندگی لیزری و روش های الکترولیز .
  •  به علت خواص الکتریکی ، نوری و مکانیکی غیر عادی و فوق العاده نانو لوله های کربنی ، این مواد می توانند به عنوان مواد جدید ، کاربردهایی در زمینه های الکترونیک مولکولی ( ترانزیستود اثر میدان نانو لوله های کربنی ، سیم های کوانتومی نانو لوله های کربنی ) ،
  • علم مواد ( کامپوزیت های پیشرفته ، سوزن میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بیو شیمی و غیره داشته باشند.
error: Content is protected !!