Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

דרך חדשה לייצור פחמן Nanotube כדי למזער את ההשפעה על הסביבה

Published on November 11, 2010 at 3:53 AM

בהתחשב, גודלם כוח התכונות החשמליות, צינורות פחמן - זעיר, גלילים חלולים עשוי אטומי פחמן - הבטחה עבור מגוון של יישומים בתחום האלקטרוניקה, רפואה ותחומים אחרים.

למרות הפיתוח התעשייתי של צינוריות בשנים האחרונות, לעומת זאת, מעט מאוד ידוע על האופן שבו הם יוצרים או ההשפעות הסביבתיות של ייצור שלהם.

גרפי: כריסטין Daniloff

מתברר כי אחד בתהליך נפוץ לייצר צינורות פחמן, או CNTs, עשויה לשחרר כמה מאות טונות של חומרים כימיים, לרבות גזי החממה ואת זיהום האוויר מסוכן, לאוויר בכל שנה. במאמר שפורסם בשבוע שעבר באתר האינטרנט של ACS Nano, החוקרים מדווחים כי בניסויים, הסרת צעד אחד בתהליך זה - צעד הכרוך מבוססי פחמן גזי חימום והוספת מפתח תגובתי "מרכיבים" - פליטת מופחת של מזיקים תוצרי לפחות פי עשרה, ובמקרים מסוימים, בפקטור של 100. זה גם לחתוך את כמות האנרגיה המשמשים בתהליך בחצי.

"הצלחנו לעשות את כל זה ועדיין יש צמיחה CNT טוב", אומר דזירה פלאטה, שהוביל את המחקר בין השנים 2007 ו 2009 כמו הדוקטורנט בתוכנית משותפת של MIT עם מכון וודס הול לאוקיאנוגרפיה. כעת פרופסור אורח מחלקות של MIT למדעי התעופה והחלל ואת אזרחית וסביבתית (CEE), שיתף פעולה פלאטה על הנייר עם MIT כמה חוקרים מאוניברסיטת מישיגן, כולל פיליפ Gschwend, פורד פרופסור להנדסה CEE, וג'ון הארט, פרופסור להנדסת מכונות באוניברסיטת מישיגן. המחקר הוא חלק ממאמץ ארוך טווח כדי לשנות את הגישה לפיתוח החומר כך הכימאים הסביבתיים לעבוד עם תעשיית ה-CNT צעירים לפתח שיטות כדי למנוע או להגביל את ההשלכות הסביבתיות רצויים.

במסגרת המחקר, ניתחו פלאטה ועמיתיה תהליך ייצור משותף CNT המכונה בתצהיר קטליטי אדים כימיים. בשיטה זו, יצרני לשלב מימן עם "גז זינה", כגון מתאן, פחמן חד חמצני או אתילן. לאחר מכן הם חום השילוב בכור המכיל זרז מתכתי כמו ניקל או ברזל, אשר לאחר מכן צורות CNTs. הבעיה היא שברגע הטופס CNTs, תרכובות unreacted (עד 97 אחוזים של חומרי גלם הראשוני) לעתים קרובות משתחררים לאוויר.

כיבוי חום

ב כור מעבדה בקנה מידה מחוייט, החוקרים מחומם מימן אתילן, שהוא נפוץ בנפח CNT הייצור, ולאחר מכן מסר אותה מתכת זרז. הם מצאו כי יותר מ -40 תרכובות נוצרו, לרבות גזי חממה כמו מתאן מזהמי אוויר רעילים כמו בנזן.

החוקרים חשדו כי לא כל התרכובות האלה היו חיוניים CNTs גוברת, והם ידעו כי חימום גז זינה ממלא תפקיד חיוני ביצירת תרכובות מסוכנת. אז הם בשילוב מוסק מימן אתילן עם מספר של 40 מתחמים, אחד אחד, כדי לראות איזה שילוב של תרכובות שהובילו לצמיחה את הטוב ביותר. הם הבחינו כי alkynes מסוימים, או מולקולות כי יש לפחות שני אטומי פחמן תקועים יחד עם שלושה קשרים ברורים, הפיק את הצמיחה הטובה ביותר, ואילו תרכובות אחרות שאינן רצויות לפי מוצרים, כגון מתאן בנזן, לא.

פלאטה ועמיתיה להשיג הפחתה דרמטית שלהם הן פליטות מזיקים צריכת האנרגיה על ידי לפגוע בטמפרטורת החדר alkynes, עם אתילן ומימן, ישירות על גבי מתכת הזרז, ללא חום. הם גם למדו שהם יכולים להפחית את כמות אתילן ומימן בשימוש על ידי כ 20 עד 40 אחוזים, בהתאמה, ועדיין להשיג את אותה איכות ועל קצב הצמיחה CNT. פלאטה, אומר כי בעוד תוצאות של ניסויי מעבדה קשה לעשות הכללות, בשוק זה צפוי להגיע כמה מיליארדי דולרים בתוך שנים אחדות, שינויים אלה יכול לתרגם "חיסכון משמעותי בעלויות" עבור יצרנים.

התעשייה תגובה

למרות שזה מוקדם מדי עבור היצרנים לאמץ את שיטת שהוצגו בעיתון, דוד Lashmore, סגן נשיא ומנהל טכנולוגיה ראשי של קונקורד, NH מבוססי Nanocomp טכנולוגיות, אומרת השיטה היא משהו לחברה שלו הוא מוכן לנסות כפי שהוא מחפש דרכים למזער את ההשפעות הסביבתיות של תהליך הייצור שלה. "זהו עניין גבוהה לנו יכולה להיות השפעה רחבה על הכלכלה התהליך שלנו", הוא אומר.

פלאטה מציין כי המחקר MIT ניתח אחד בלבד של גזים זינה כמה נהגה להכין CNTs, וכי הניתוח אותו צריך לעשות בשביל האחרים. אבל עבור חלק שלה, עכשיו היא התמקדות איך CNTs צורה, מנסה לקבוע את האינטראקציה המדויק של זרז מתכתי לבין פחמימנים בתהליך הזה. לדעת את תפקידו של הזרז יכול לסייע לחוקרים לתמרן אטום היווצרות "CNTs ידי אטום - הרבה יותר מדויק מאשר הם יכולים כעת, היא אומרת.

המחקר מומן על ידי מכון וודס הול לאוקיאנוגרפיה, Arunas ופאם Chesonis הצתה גרנט דרך כדור הארץ MIT מערכות היוזמה ואת מרטין MIT אגודת עמיתי לקיימות, תוכנית Nanomanufacturing של הקרן הלאומית למדע, לוקהיד מרטין נאנומערכות ואוניברסיטת מישיגן המחלקה להנדסת מכונות במכללה להנדסה.

מקור: http://web.mit.edu/

Last Update: 3. October 2011 08:55

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit