Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
12
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
540.63 Кб
Скачать

ЛЕКЦИЯ 7

  1. Области применения углеродных наноструктур.

Благодаря своим уникальным свойствам (высокая прочность (63 ГПа), сверхпроводимость, капиллярные, оптические, магнитные свойства и т.д.) углеродные нанотрубки могут найти применение в огромном количестве областей:

  • добавки в полимеры;

  • катализаторы (автоэлектронная эмиссия для катодных лучей осветительных элементов, плоские панели дисплеев, газоразрядные трубки в телекоммуникационных сетях);

  • поглощение и экранирование электромагнитных волн;

  • преобразование энергии;

  • аноды в литиевых батареях;

  • хранение водорода;

  • композиты (заполнители или покрытия);

  • нанозонды;

  • датчики;

  • усиление композитов;

  • суперконденсаторы.

Применение фуллеренов:

  • Создание новых конструкционных материалов с уникальными свойствами для использования в строительстве инженерно-технических сооружений и в изготовлении средств индивидуальной защиты.

  • Улучшение эксплуатационных характеристик транспортных средств и других специальных механизмов.

  • Получение новых композиционных материалов электротехнического назначения.

  • Получение новых композиционных материалов для оптического и радиоэлектронного противодействия.

  • Создание материалов и микроэлектронных изделий специального назначения.

  • Разработка новых технологий в медицине.

  1. Схема установки для получения и исследования кластеров.

  1. Синтез фуллеренов на установках Смолли (схема и принцип действия).

Установка,
предложенная Смолли в самом начале «фуллереновой эры», позволяла
получать фуллерены лазерным испарением графита [2.1]. Импульсный
неодимовый лазер, работающий на длине волны 532 нм и дающий в импульсе энергию 250 мДж, использовался как источник излучения. Луч
направлялся на графитовую мишень в форме диска, находящуюся в печи
при температуре 1200°С (рис. 2.1). Образующиеся пары углерода и фуллеренов уносились потоком гелия и осаждались на стенках камеры. Существенный недостаток установки - низкий выход конечного продукта, однако она незаменима при изучении механизма образования углеродных
кластеров, в том числе и фуллеренов .

  1. Установки Кречмера и Вудла для синтеза фуллеренов (схема и принцип действия).

Такая установка для синтеза фуллеренов в макроколичествах представляла собой стеклянный колпак с устройствами
для откачки и напуска газов. Внутри находились два графитовых
стержня: тонкий и заостренный, выполнявший роль испаряемого анода; другой - большего диаметра и плоской формы - служил катодом.
Установка сначала вакуумировалась, а потом заполнялась гелием. При
подаче тока между электродами возникала электрическая дуга с температурой 2500-3000°С. Углеродная сажа с молекулами фуллеренов оседала на холодных стенках колпака и на ловушке. Выход фуллеренов
достигал 10% от веса сажи.
 Этот метод требует давления инертного газа по крайней
мере 25 торр. Увеличение давления инертного газа способствует образованию фуллеренов
с большей массой. Тепло, вырабатываемое в электрическом разряде между графитовыми электродами, испаряет углерод с образованием сажи и фуллеренов, которые вместе конденсируются на охлаждаемых стенках
реактора.

  Выход экстрагируемых из сажи
фуллеренов 4%. На рис. электрические вводы находятся в верхней
части установки, а для зажигания
дуги между двумя графитовыми
электродами в атмосфере гелия
при давлении 200 торр используется недорогой генератор переменного тока. Аппарат погружается в резервуар с
водой для охлаждения цилиндрических стенок сосуда. Фуллереновый реактор Вудла
не требует совместного перемещения электродов по мере их
расходования. Верхний электрод
связан с электрическим контактом гибким кабелем и по мере
расходования опускается вниз
под действием силы тяжести,
что автоматически поддерживает контакт между электродами. Эта методика получила название «контактного электродугового метода» (“contact arc method”). Как правило, в течение 10 мин при токе
120 А расходуется около 1 г графитового электрода длиной 6 мм. В камере сразу можно установить несколько электродов длиной 10-20 см. Сажа собирается со стенок и подвергается экстракции. 

Соседние файлы в папке Лекция 7