De Karbon nanorør de er veldig små og veldig tynne rør eller sylindere som bare består av karbon (C) -atomer. Dens rørformede struktur er bare synlig gjennom elektronmikroskop. Det er et solid sort materiale, som består av veldig små bunter eller bunter med flere dusin nanorør, viklet inn i hverandre og danner et komplisert nettverk..
Prefikset "nano" betyr "veldig lite." Ordet "nano" brukt i måling betyr at det er en milliarddel av en måling. For eksempel er et nanometer (nm) en milliarddel av en meter, det vil si 1 nm = 10-9 m.
Hver lille karbon-nanorør består av ett eller flere ark med grafitt viklet rundt seg selv. De er klassifisert i enveggede nanorør (et enkelt rullet ark) og flerveggede nanorør (to eller flere sylindere hver i hverandre).
Karbonnanorør er veldig sterke, har høy motstand mot brudd og er veldig fleksible. De leder varme og strøm veldig bra. De utgjør også et veldig lett materiale.
Disse egenskapene gjør dem nyttige innen ulike bruksområder, som for eksempel bilindustrien, romfart og elektronikkindustri. De har også blitt brukt i medisin, for eksempel for å transportere og levere kreftmedisiner, vaksiner, proteiner, etc..
Imidlertid må håndteringen gjøres med verneutstyr, fordi ved innånding kan de forårsake lungeskader..
Artikkelindeks
Det er forskjellige meninger i det vitenskapelige samfunnet om hvem som oppdaget karbonnanorør. Selv om det er mange artikler om disse materialene, er bare noen få viktige datoer nevnt nedenfor..
- I 1903 observerte den franske forskeren Pélabon karbonfilamenter i en prøve (elektronmikroskop var foreløpig ikke tilgjengelig på dette tidspunktet).
- I 1950 studerte fysikeren Roger Bacon fra Union Carbide-selskapet visse prøver av karbonfibre og observerte bilder av nano-fluff eller nanobigots. nanowhiskers) rett og hul.
- I 1952 publiserte de russiske forskerne Radushkevich og Lukyanovich bilder av bilder av karbonnanorør syntetisert av seg selv og oppnådd med et elektronmikroskop, hvor det tydelig observeres at de er hule.
- I 1973 fullførte russiske forskere Bochvar og Gal'pern en serie beregninger av energinivåene til molekylære orbitaler som viser at grafittark kan vri seg til "hule molekyler"..
- I 1976 observerte Morinobu Endo karbonfibre med et hult senter produsert ved pyrolyse av benzen og ferrocen ved 1000 ° C (pyrolyse er en type nedbrytning som oppstår ved oppvarming til svært høye temperaturer i fravær av oksygen).
- I 1991 ble entusiasmen for karbonnanorør utløst etter at Sumio Iijima syntetiserte karbonåler laget av hule rør ved hjelp av lysbue-teknikken..
- I 1993 oppdaget Sumio Iijima og Donald Bethune (som arbeidet uavhengig av hverandre) samtidig enveggede karbonnanorør..
I følge noen informasjonskilder bør kanskje æren for oppdagelsen av karbonnanorør gis til de russiske forskerne Radushkevich og Lukyanovich i 1952.
Det antas at de ikke fikk sin fortjente kreditt fordi den såkalte "kalde krigen" eksisterte og vestlige forskere ikke hadde tilgang til russiske artikler. I tillegg var det ikke mange som visste hvordan de skulle oversette fra russisk, noe som forsinket enda mer at forskningen deres kunne analyseres i utlandet..
I mange artikler sies det at Iijima var den som oppdaget karbonnanorør i 1991. Noen forskere anslår imidlertid at virkningen av Iijimas arbeid skyldes at vitenskapen allerede hadde nådd en tilstrekkelig grad av modenhet til å forstå viktigheten av karbon nanorør. nanomaterialer.
Det er de som bekrefter at fysikere i de tiårene generelt ikke leste artikler i kjemimagasiner, der karbonnanorør allerede ble diskutert, og at de derfor ble "overrasket" over Iijimas artikkel.
Men alt dette reduserer ikke den høye kvaliteten på Iijimas arbeid fra 1991. Og meningsforskjellen er fortsatt.
- Karbon-nanorør, eller CNT-er. Carbon NanoTubes).
- Enveggede karbon-nanorør, eller SWCNT-er. Enveggede karbon NanoTubes).
- Flerveggede karbon-nanorør, eller MWCNT-er. NanoTubes med flere vegger).
Karbonnanorør er veldig fine og små rør eller sylindere hvis struktur bare kan sees med et elektronmikroskop. De består av et ark med grafitt (grafen) rullet inn i et rør.
De er uthulede sylindriske molekyler som bare består av karbonatomer. Karbonatomer er arrangert i form av små sekskanter (6-sidige polygoner) som ligner på benzen og kobles sammen (kondenserte benzenringer).
Rørene kan være plugget ved åpningene og kan være ekstremt lange sammenlignet med diameteren. De tilsvarer ark med grafitt (grafen) rullet inn i sømløse rør.
CNT er polyaromatiske strukturer. Bindinger mellom karbonatomer er kovalente (det vil si at de ikke er ioniske). Disse koblingene er innenfor samme plan og er veldig sterke.
Styrken til C = C obligasjoner gjør CNTs veldig stive og sterke. Veggene på disse rørene er med andre ord veldig sterke..
Fuger utenfor flyet er veldig svake, noe som betyr at det ikke er sterke ledd mellom ett rør og et annet. Imidlertid er de attraktive krefter som tillater dannelse av bunter eller bunter med nanorør..
Karbon-nanorør er delt inn i to grupper: enveggede nanorør eller SWCNT-er. Enveggs karbon NanoTube) og flerveggede nanorør, eller MWCNT-er. Multi-Wall Carbon NanoTube).
Enveggede karbonnanorør (SWCNT) består av et enkelt grafenark rullet inn i en sylinder, der toppunktene på sekskantene passer perfekt til å danne et sømløst rør.
Flerveggede karbon-nanorør (MWCNT) består av konsentriske sylindere plassert rundt et felles hulsenter, det vil si to eller flere hule sylindere plassert hverandre..
Avhengig av måten grafenarket rulles på, kan mønsteret som dannes av sekskantene i CNT-ene være: stolformet, sikksakkformet og spiralformet eller chiralt. Og dette påvirker dens egenskaper.
Karbon nanorør er solide. De kommer sammen for å danne buketter, bunter, bunter eller "strenger" av flere dusin nanorør, viklet inn i hverandre og danner et veldig tett og komplisert nettverk..
De har en strekkstyrke som er større enn stål. Dette betyr at de har høy motstand mot å bryte når de utsettes for stress. I teorien kan de være hundrevis av ganger sterkere enn stål.
De er veldig elastiske, de kan bøyes, vrides og brettes uten skade og deretter returneres til sin opprinnelige form. De er veldig lette.
De er gode ledere av varme og strøm. De sies å ha veldig allsidig elektronisk oppførsel eller ha høy elektronisk ledningsevne.
Rørene til CNT-er hvis sekskanter er ordnet i form av en lenestol har metallisk oppførsel eller ligner den på metaller.
De som er ordnet i sikksakk og spiralform kan være metalliske og halvleder.
På grunn av styrken til bindingene mellom karbonatomer, tåler CNT meget høye temperaturer (750 ° C ved atmosfæretrykk og 2800 ° C under vakuum)..
Endene på nanorørene er kjemisk mer reaktive enn den sylindriske delen. Hvis de blir utsatt for oksidasjon, blir endene først oksidert. Hvis rørene er lukket, åpnes endene.
Ved behandling med salpetersyre HNO3 eller svovelsyre HtoSW4 under visse betingelser kan CNTs danne karboksylgrupper -COOH eller kinon-type grupper O = C-C4H4-C = O.
CNT med mindre diametre er mer reaktive. Karbonnanorør kan inneholde atomer eller molekyler av andre arter i sine indre kanaler.
På grunn av det faktum at CNT ikke har noen funksjonell gruppe på overflaten, er den veldig hydrofob, det vil si at den er ekstremt dårlig kompatibel med vann og ikke er løselig i den eller i ikke-polære organiske løsningsmidler..
Imidlertid, hvis de reageres med noen forbindelser, kan CNT bli løselig. For eksempel med salpetersyre HNO3 kan oppløses i noen løsningsmidler av amidtypen under visse betingelser.
Rene karbon-nanorør er bioinkompatible, noe som betyr at de ikke er kompatible eller relatert til liv eller levende vev. De genererer en immunrespons fra kroppen, da de regnes som aggressive elementer.
Av denne grunn modifiserer forskere dem kjemisk på en slik måte at de blir akseptert av kroppens vev og kan brukes i medisinske applikasjoner..
De kan samhandle med makromolekyler som proteiner og DNA, som er proteinet som utgjør genene til levende vesener.
Karbonnanorør oppnås fra grafitt ved forskjellige teknikker som fordampning ved bruk av laserpulser, lysbueutslipp og kjemisk dampdeponering..
De har også blitt oppnådd fra en høytrykksstrøm av karbonmonoksid (CO) ved katalytisk vekst i gassfasen..
Tilstedeværelsen av metalliske katalysatorer i noen produksjonsmetoder hjelper justeringen av flerveggede nanorør.
Imidlertid er et karbon-nanorør ikke et molekyl som alltid viser seg å være det samme. Avhengig av tilberedningsmetoden og forholdene, oppnås de med ulik lengde, diameter, struktur, vekt, og som et resultat har de forskjellige egenskaper..
Egenskapene til CNT-er gjør dem egnet for en lang rekke bruksområder.
De har blitt brukt i strukturelle materialer for elektronikk, optikk, plast og andre produkter innen nanoteknologi, luftfart og bilproduksjon..
CNT er blitt kombinert med polymerer for å lage høyytelsesforsterkede polymerstoffer og fibre. For eksempel har de blitt brukt til å forsterke polyakrylnitrilfibre for forsvarsformål..
Blandinger av CNT med polymerer kan også utformes for å ha forskjellige elektrisk ledende egenskaper. De forbedrer ikke bare styrken og stivheten til polymeren, men gir også elektriske ledningsegenskaper.
Fibre og tekstiler er også produsert av CNT med en styrke som ligner på aluminium og karbonstål, men som er mye lettere enn disse. Kroppsrustning er designet med slike fibre.
De har også blitt brukt for å oppnå mer motstandsdyktig keramikk.
Karbon-nanorør har stort potensiale innen vakuumelektronikk, nanodeenheter og energilagring.
CNT kan fungere som dioder, transistorer og reléer (elektromagnetiske enheter som tillater åpning og lukking av elektriske kretser).
De kan også avgi elektroner når de utsettes for et elektrisk felt eller hvis en spenning påføres..
Bruk av CNT i gassensorer gjør at disse er små, kompakte og lette, og at de kan kombineres med elektroniske applikasjoner.
Den elektroniske konfigurasjonen av CNT gjør sensorer veldig følsomme for ekstremt små mengder gasser, og i tillegg kan CNT kjemisk tilpasses for å oppdage spesifikke gasser..
På grunn av sitt høye overflateareal, utmerkede kjemiske stabilitet og elektronrike polyaromatiske struktur, kan CNTs adsorbere eller konjugere med et bredt spekter av terapeutiske molekyler, som medisiner, proteiner, antistoffer, enzymer, vaksiner, etc..
De har vist seg å være utmerkede kjøretøyer for transport og levering av medisiner, som trenger direkte inn i celler og holder stoffet intakt under transporten gjennom kroppen..
Sistnevnte gjør det mulig å redusere dosen av medisinen og dens toksisitet, spesielt kreftmedisiner..
CNT har vist seg å være nyttige i behandlinger mot kreft, infeksjoner, vevregenerering, nevrodegenerative sykdommer og som antioksidanter..
De brukes også til diagnostisering av sykdommer, i visse analyser, for eksempel biosensorer, medikamentskille og ekstraksjon av biokjemiske forbindelser..
De blir også brukt i ortopediske proteser og som et støttemateriale for vekst av beinvev..
Deres bruk er også blitt foreslått som materialer for batteri- og brenselcellemembraner, anoder for litiumionbatterier, superkapacitorer og kjemiske filtre..
Deres høye elektriske ledningsevne og relative kjemiske inertitet gjør dem nyttige som elektroder i elektrokjemiske reaksjoner..
De kan også feste seg til reaktantpartikler, og på grunn av deres store overflateareal kan de fungere som bærere for katalysatorer..
De har også kapasitet til å lagre hydrogen, noe som er veldig nyttig i kjøretøy som kjører på nevnte gass, siden det med CNT kan transporteres trygt..
Studier har avdekket vanskeligheter med å evaluere toksisiteten til CNT. Dette ser ut til å avhenge av egenskaper som lengde, stivhet, konsentrasjon og varighet av eksponering for CNT. Det avhenger også av produksjonsmetoden og renheten til CNT-ene..
Det anbefales imidlertid å bruke verneutstyr ved håndtering av CNT, da det er studier som indikerer deres likhet med asbestfibre, og at innånding av CNT-støv kan forårsake lungeskader..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.