Koolstof Nanotubes - Geschiedenis en Ontwikkeling van Koolstof Nanotubes (Buckytubes)

Besproken Onderwerpen

Achtergrond

Koolstof Nanotubes

Multiwall Nanotubes

Buckytubes

Moleculaire Overwegingen

Moleculaire Onveranderlijkheid

Achtergrond

Het begin van dit verhaal is verteld vaak. In 1985, leidde een samenloop van gebeurtenissen tot een onverwacht en ongepland experiment met een nieuw soort microscoop resulterend in de ontdekking van een nieuwe molecule die zuiver van koolstof wordt gemaakt - de eigenlijke elementenchemici vonden er niets meer waren ongeveer te leren. Buckyballs - zestig koolstofatomen die in een vorm van de voetbalbal worden geschikt - was ontdekt en de chemische wereld, om nog te zwijgen van de fysieke en materiële werelden, zou nooit het zelfde zijn.

Fullerenes

In feite, was wat was ontdekt niet alleen één enkele nieuwe molecule maar een oneindige klasse van nieuwe molecules: fullerenes. Elke fullerene - C60, C70, C84, enz. - bezat het essentiële kenmerk van het zijn een zuivere koolstofkooi, elk atoom in entrepot op drie anderen zoals in grafiet. In Tegenstelling Tot grafiet, heeft elke fullerene precies 12 pentagonale gezichten met een variërend aantal hexagonale gezichten (b.v., buckyball - C -60 heeft 20).

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - de diverse vormen van koolstof met inbegrip van buckminsterfullerene

Diverse vormen van koolstof.

Sommige fullerenes, zoals C60, waren sferoïdaal in vorm, en anderen, als C70, waren langwerpig als een rugbybal. Dr. Richard Smalley erkende in 1990 dat, in principe, een tubulaire fullerene mogelijk zou moeten zijn, afgedekt op elk eind, bijvoorbeeld, door de twee hemisferen van C60, die door een recht segment van buis, aan slechts hexagonale eenheden in zijn structuur worden verbonden. Millie Dresselhaus, op het vernemen van dit concept, synchroniseerde deze ingebeelde voorwerpen „buckytubes.“

Koolstof Nanotubes

In werkelijkheid, echter, was de koolstof nanotubes ontdekt 30 vroeger jaar, maar niet volledig op dat ogenblik gewaardeerd. In de recente jaren '50, vond Roger Bacon bij het Carbide van de Unie, een vreemde nieuwe koolstofvezel terwijl het bestuderen van koolstof in de omstandigheden dichtbij zijn drievoudig punt. Hij nam rechte, holle buizen koolstof waar die om uit grafietlagen van koolstof schenen te bestaan die door zelfde uit elkaar te plaatsen worden gescheiden zoals de vlaklagen van grafiet. In de jaren '70, nam Morinobu Endo deze buizen waar opnieuw, die door een gas-phase proces worden geproduceerd. Hij nam namelijk zelfs sommige buizen waar bestaand uit slechts één enkele laag van rollen-omhooggaand grafiet.

Buckytube of koolstof nanotube

In 1991, na de ontdekking en de controle van fullerenes, vormde Sumio zich Iijima van waargenomen NEC multiwall nanotubes in een lossing van de koolstofboog, en twee later jaar, hij en Donald Bethune bij onafhankelijk waargenomen van IBM single-wall nanotubes - buckytubes. Deze zuivere koolstofpolymeren konden zich nu in de context van fullerenes begrijpen, die de waarneming van hen veranderen in molecules, met al dat speciale benoeming impliceert. Nanotubes was geweest .

Multiwall Nanotubes

Nu, tien jaar na de aanvankelijke observatie van Iijima, kennen wij a great deal over nanotubes en tubulaire fullerenes. Wij weten dat multiwall nanotubes onveranderlijk met een hoge frequentie van structurele tekorten worden geproduceerd. (In vergelijking met hun grotere relaties, 5-20 zijn de micron-diameter grafietvezels die in ruimtevaart en sportieve goederentoepassingen worden gebruikt, multiwall nanotubes structureel vrij correct; niettemin, bevatten zij vaak gebieden van structurele onvolmaaktheid.) Zoals om het even welke materiële wetenschapper het weet, is het het voorkomen van tekorten die onvermijdelijk de materiële eigenschappen van een substantie, zoals sterkte degraderen. De intrinsieke eigenschappen van een materiaal kunnen wereld-klopper zijn, maar typisch zijn de daadwerkelijke eigenschappen van het bulkmateriaal slechts een paar percenten wat het materiaal zou tentoonstellen als het structureel perfect was. Bijvoorbeeld, zal een structureel tekort zoals microcrack in een staaldraad, leiden tot catastrofale mislukking bij 1-2% van de theoretische breekweerstand men gebaseerd op fundamentele chemische hoofden zou voorspellen.

Buckytubes

In tegenstelling, zijn fullerenes, en zijn zo molecules: de perfecte, holle molecules van zuivere koolstof verbonden samen in een netwerk hexagonally in entrepot om de holle cilinder zoals aangetoond in Figuur 2 te vormen. De buis is naadloos, met of open of afgedekte einden. De diameter van single-wall koolstof nanotubes is 0.7 tot 2 NM (typisch ongeveer 1.0 NM) - 100.000 keer verdunner dan een menselijk haar. De lengten van Buckytube zijn typisch honderden tijden hun diameters.

Moleculaire Overwegingen

Het moleculaire aspect van buckytubes is kritiek. Elk atoom is in de juiste plaats. Dit is een diepgaand verschil met hun grotere, gebrekkige neven. Aan een chemicus, is een molecule een zeer speciaal ding. Een molecule is volledig, en is gewoonlijk vrij gelukkig met zijn identiteit. Wanneer een molecule met de kans wordt geconfronteerd te veranderen, d.w.z., om een chemische reactie met andere bits van materiaal te ondergaan, is er bijna altijd een vrij significante barrière om te overwinnen. Ander, niet moleculair „materiaal“, wanneer geconfronteerd met ander materiaal, is gewoonlijk snel om, en met het nieuwe deel binnen toe te voegen om een groter geheel te veranderen te maken. De Metalen zijn als dit: een brok van metaal die aan meer metaal (dit kon in de gesmolten, gasachtige, of stevige fase plaatsvinden) wordt blootgesteld zal de toevoeging aanpassen omdat het geen moleculaire volledigheid en onveranderlijkheid bezit.

Moleculaire Onveranderlijkheid

Één aspect van moleculaire onveranderlijkheid is de betrouwbaarheid en de voorspelbaarheid van chemische verandering. Tot de Molecules kunnen, door diverse middelen worden bewogen, om hun barrières te overbruggen om te veranderen, bijvoorbeeld gebruikend hitte. Maar over het algemeen zijn de reactieproducten wanneer het behandelen van molecules verenigbaar. Dit is niet waar van veranderingen die de niet moleculaire dingen ondergaan. De brokken van Nr twee van metaal ooit kijken zelfde, enkel aangezien geen twee sneeuwvlokken het zelfde kijken: de sneeuwvlokken zijn geen molecules. Het effect van moleculaire onveranderlijkheid op materiële eigenschappen is even diepgaand. Wat Ook de intrinsieke aard is van het materiaal, zijn er geen tekorten om de eigenschappen te degraderen. U krijgt wat u krijgt.

Bron: De Nanotechnologie van de Koolstof, Inc.

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve de Nanotechnologie van de Koolstof, Inc.

Date Added: Jun 17, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 20:34

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit