15 Основные понятия о наносистемах: угн, фуллерены, графены, наноситемы с уникальными свойствами.
Фуллерены — это недавно открытая форма углерода, отличная от известных ранее графита и алмаза. Фуллерены (футболены) были открыты в 1985 г. Наиболее распространенным среди фуллеренов является фуллерен С60, который представляет молекулу из 60 атомов углерода, образующих замкнутую сферическую поверхность, составленную из правильных шести- и пятиугольников, — молекулярный аналог европейского футбольного мяча. С уникальностью строения фуллеренов связаны и их уникальные физические и химические свойства.
Главной особенностью фуллеренов является их повышенная реакционная активность. Они легко захватывают атомы других веществ и образуют материалы с принципиально новыми свойствами. На их основе возникла новая стереохимия углеродов, позволяющая целенаправленно создавать новые органические молекулы и, следовательно, вещества с заданными формами и свойствами. Фуллерены могут быть использованы как “нанокирпичики” для конструирования материалов с заданными параметрами.
Углеродные нанотрубки (тубулены) — это протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей и заканчивающиеся обычно полусферической головкой, которая может рассматриваться как половина молекулы фуллерена .
Прочность УНТ в 50-100 раз ↑ стали, плотность в 6 раз ↓. Обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью. под действием механических напряжений, превышающих критические, нанотрубки не "рвутся" и не "ломаются", а просто-напросто перестраиваются. нанотрубки облад уникал-ми электрическими, магнитными, оптическими свойствами.
Графе́н— двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, соединенных в гексагональную двумерную кристаллическую решётку.. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью.
16 Способы получения наночастиц
-диспергация
-конденсация
Диспергация- измельчение материалов с помощью мех способов.
Недостатки способа: по форме получаются различные частицы, большое разброс по размеру, требует большого времени для получения нужного размера частиц =>имеет высокую стоимость
Недостаточно оборудования для получения таких размеров.
Конденсация: исходное веще-во сначала испаряется, образовавшийся пар конденсируется до образования наночастиц нужного размера.
Этапы конденсаций:нагрев→испарение→пар→охлаждение→наночастицы
Особенность:высокая активность, появление избыт энергии при введении в мат-р, способность самоорганизовываться
Электродуговое испарение графита: Образующиеся в плазме продукты, формирующиеся в результате испарения графитового анода и содержащие УНМ осаждаются на катоде и холодных
стенках реактора.
I=100AT=4000К
Лазерное испарение графита
1
)графитовая
плоскость
2)коллектор охлаждения
3)печь(t=10000C)
Графит облучают лазером
→распыление графита, продукты распыления удетают и осаждаются на коллекторе.
Метод химического осаждения из газа основан на термическом осаждении углеродсодержащего газа на поверхности горячего химического катализатора.
Недостатки: высокая стоимость, при получении происходит образование различных частиц (фуллерены, сажа).
T=700-10000C