46.Какими факторами определяются выдающиеся механические и термические свойства оунт
Выдающиеся механические и термические свойства ОУНТ определяются несколькими факторами:
необычно высокой прочностью sp2-связей C–C,
рекордно большой двумерной плотностью атомов в графенах,
отсутствием или малой плотностью дефектов структуры (именно наличие неизбежно образующихся дефектов делают реальную прочность стали в 50 – 100 раз ниже рассчитанной теоретически для бездефектного материала).
По механическим свойствам УНТ превосходят большинство других материалов. Модуль Юнга (модуль упругости) ОУНТ зависит от их диаметра, хиральности (т.е. угла ориентации осей графитовой поверхности, из которой сложена нанотрубка, относительно оси самой трубки) и дефектности и достигает 1.25 ТПа; для трубок (10,10) измеренная и рассчитанная величина близка к 640 ГПа. У сростков ОУНТ модуль Юнга может быть значительно ниже (при диаметре сростков 15 – 20 нм – всего около 100 ГПа).
Сростки ОУНТ имеют предел прочности при растяжении 15 – 52 ГПа (что соответствует деформации при растяжении до 5.3%), МУНТ – 11 – 63 ГПа (12%). Расчеты для МУНТ показали, что модуль Юнга достигает 1.8 ТПа, измеренная величина – около 1.3 ТПа (у обычных углеродных волокон она составляет около 800 ГПа).
47.Две основные группы методов получения унт
Многообразие углеродных нитевидных наноматериалов многократно увеличивается благодаря возможностям химического модифицирования УНТ и УНВ.
В сложной классификации методов получения этих материалов можно выделить две основные группы методов:
возгонка- (сублимация, переход вещества при нагревании из твердого прямо в газообразное состояние, без превращения в жидкость) графита и последующая десублимация;
пиролиз- ( Разложение и др. превращения химических соединений при нагревании) углеводородов.
Обе группы предусматривают использование наноструктурированных катализаторов. Первая группа невозможна без нагревания до высоких температур (3000 – 4000 К) и включает процессы, различающиеся по способу подвода тепла: электродуговой синтез, лазерно-термический синтез, использование концентраторов солнечного излучения или сфокусированного лазерного излучения, нагревание джоулевым теплом, облучение электронным или ионным пучком. Лазерный нагрев иногда безосновательно ассоциируют с лазерной абляцией (эрозия, вырывание), хотя последняя должна приводить к большому количеству примесей частиц графита.
48.Получение УНТ методом пиролиза -проводится при температурах 500 – 1000 оС и имеет значительно бóльшее число вариантов как по выбору исходных реагентов, так и по способам ведения процессов. Она обеспечивает более четкое управление процессом образования УНТ, в бóльшей степени подходит для крупномасштабного производства и позволяет получать не только сами наноуглеродные материалы, но и определенные структуры на подложках, макроскопические волокна, состоящие из нанотрубок, а также композиционные материалы, в частности модифицированные УНТ, УНВ и модифицированная углеродная бумага.
Рис. 1. Схема установки для получения относительно длинных УНТ методом пиролиза с летучим катализатором. Feedstock – питание; electric furnace – электропечь; reactor - реактор; exhaust - вытяжка; product - продукт; collector - сборник; evaporator – испаритель.