Nanoplyonkalar, uglerodli nanotrubkalar asosidagi qurilmalar va fullerenlar

1-rasm Yupqa nanoplyonka
https://hi-news.ru/wp-content/uploads/2014/08/likeclingwra-750x524.jpg

Bu kuch va noziklikning deyarli mos kelmaydigan kombinatsiyasi gibrid plyonkali kompozitsiyaning natijasidir. U zirkoniya bilan to'ldirilgan (bu unga mustahkamlik va barqarorlikni beradi) organik polimer to'ridan iborat (bu unga plastiklik va deformatsiyani beradi). Plyonka bir vaqtning o'zida ikkita boshlang'ich materialdan tekis santrifugada hosil bo'ladi.Unda ikkita butunlay boshqa kimyoviy jarayon ishlaydi: polimer yorug'lik ta'sirida monomerlarning o'zaro bog'lanishi natijasida hosil bo'ladi, sirkoniy prekursor esa polivinil spirti plyonkasidagi suv qoldiqlari bilan reaksiyaga kirishadi. Shu bilan birga, komponentlar sensorlar, aktuatorlar va muhrlarni tayyorlash uchun mos bo'lgan xususiyatlarga ega nanoplyonkalarni hosil qilish uchun keng qo'llaniladi.
Biz Nanotexnalogiyalarni chuqur o'rganar ekanmiz, uning olamidagi sirlar va hali topilmagan ajoyibotlari ko'p ekanligini sezamiz. Shunday ajoyibotlaridan biri bu Uglerodli nanotrubkalardir.
Uglerodli nanotrubkalar(nanonaychalar) o'zi nima?
Uglerodli nanonaycha uglerodning allotropik modifikatsiyasi boʻlib, diametri oʻndan bir necha oʻnlab nanometrgacha va uzunligi bir mikrometrdan bir necha santimetrgacha boʻlgan ichi boʻsh silindrsimon strukturadir.Hatto ularni cheksiz uzunlikdagi iplar yordamida to'qishga imkon beruvchi texnologiyalar mavjud bo'lib, bir yoki bir nechta grafen tekisliklaridan iborat naychaga o'ralgan.
2-rasm Uglerodli Nononaycha ko'rinishi

https://khimexpert.com/wp-content/uploads/2019/06/singl-walled_Carbon_Nanotube.jpg
Uglerod nanonaychalari faqat uglerod atomlaridan tashkil topgan silindrsimon kristallardir. Tashqi tomondan, ular silindrga o'ralgan grafit tekisligiga o'xshaydi. Maxsus o'tkazuvchanlik metallning o'tkazuvchanligiga mos kelishi va maksimal oqim zichligi metallnikidan o'n baravar yuqori bo'lganligi sababli, uglerod nanonaychalari yangi avlod mikrosxemalarida metall o'tkazgichlarni almashtirish sifatida qollaniladi.
Birinchi marta ugleroddan naycha shaklidagi nanozarrachalar olindi. Ular gazsimon uglerodning vakuumda yoki inert gazda kondensatsiyasi natijasida hosil bo'ladi. Bugungi kunda shunga o'xshash tuzilmalar bor nitridi, kremniy karbid, o'tish metallari oksidi va boshqa ba'zi birikmalardan ham olinadi. Nanonaychalarning diametri birdan bir necha o'nlab nanometrgacha o'zgarib turadi, ularning uzunligi bir necha mikronga yetadi.
Uglerod nanonaychalari ko'plab olimlar orzu qiladigan materialdir. Yuqori quvvat omili, mukammal issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, olovga chidamliligi va og'irlik omili ko'pchilik ma'lum bo'lgan materiallarga qaraganda kattaroq tartibdir. Uglerod nanonaychalari kolba ichiga o'ralgan grafen varag'idir. Rossiyalik olimlar Konstantinv Novoselov va Andrey Geym uning kashfiyoti uchun 2010 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan.Sovet olimlari birinchi marta 1952 yilda temir katalizatori yuzasida uglerod naychalarini kuzatishi mumkin edi. Biroq, olimlar nanotubalarni istiqbolli va foydali material sifatida ko'rishlari uchun ellik yil kerak bo'ldi

Shunday qilib, nanonaychalarning quyidagi turlari ajratiladi:

- Uglerod nanotubalari uglerod atomlaridan tashkil topgan silindrsimon kristallardir. Tashqi tomondan, ular silindrga o'ralgan grafit tekisligidir. Kelajakda uglerod nanotubalari yangi avlod mikrosxemalaridagi metall o'tkazgichlarni almashtirish sifatida ko'rib chiqiladi.

- Bor nitridi nanonaychari tuzilishi jihatidan uglerod nanotubalariga oʻxshaydi, lekin ularning tuzilishi NB birikmasidan iborat.

- uglerod bo'lmagan nanotube - noorganik moddalar va materiallarga asoslangan diametri 5 dan 100 nm gacha bo'lgan ichi bo'sh kvazi bir o'lchovli struktura.

Nanostrukturali materiallar ikkita katta guruhga bo'linadi: 95-100% nanotubalardan tashkil topgan materiallar va 5% gacha nanotubalarni o'z ichiga olgan nanokompozitlar. Birinchi guruh materiallariga nanotubalarning "monolitik" tuzilmalari kiradi. Bular qoplamalar, plyonkalar va nanoqog'oz bo'lib, ular quvurlarni sintez qilish jarayonida yoki ularning dispersiyasidan (kolloid eritmalar) olinadi. Ta'kidlash joizki, ular zamonaviy sanoatda keng qo'llanilmaydi.

Ikkinchi guruh - nanonaychalar aralashmasi bo'lgan materiallarga nanokompozitlar, asosan polimerlar kiradi. Ular birinchilardan ko'ra ko'proq mashhur. Kompozitsiyaga oz miqdordagi uglerod nanonaychalarini ham kiritish polimerlarning xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi, issiqlik o'tkazuvchanligini oshiradi, ular asosidagi mahsulotlarning mexanik xususiyatlarini, kimyoviy va issiqlik barqarorligini yaxshilaydi.

Bundan tashqari, nanonaychalar bo'yoq va lak, korroziyaga qarshi va yong'inga chidamli qoplamalar ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi, shu jumladan ta'sirga chidamliligini oshirish uchun primer formulalarida qo'llaniladigan, shuningdek, qoplamaning metall substratga yopishishi uchun ishlatiladi.

Bugungi kunda uglerod nanonaychalaridan tayyorlangan yoki tarkibida uglerod nanonaychaalari bo'lgan materiallardan foydalanish iqtisodiyotning yangi tarmog'iga aylandi. MarketsandMarkets tomonidan 2011-yil aprel oyida e'lon qilingan tahliliy hisobotga ko'ra, nanotube bozori 2016 yilda 3,3 milliard dollarga etadi va har yili 12,4 foizga o'sadi.
Uglerod nanonaychalarining afzalliklari orasida:
Energiya samaradorligi yechimlari, fotonik, elektronika va boshqa ilovalar sohasida qo'llanilishi mumkin bo'lgan ko'plab noyob va haqiqatan ham foydali xususiyatlar. Bu yuqori quvvat omili, mukammal issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi va yong'inga chidamliligiga ega nanomaterialdir.Boshqa materiallarning xususiyatlarini ularga oz miqdorda uglerod nanotubalarini kiritish orqali yaxshilash.Ochiq uchli uglerod nanotubalari kapillyar ta'sir ko'rsatadi, ya'ni ular eritilgan metallar va boshqa suyuqliklarni tortib olishlari mumkin;
Nanonaychalar qattiq va molekulalarning xususiyatlarini birlashtiradi, bu esa muhim istiqbollarni ochadi.
Uglerod nanonaychalarining kamchiliklari orasida: Uglerod nanotubalari hozirda sanoat miqyosida ishlab chiqarilmaydi, shuning uchun ulardan tijorat maqsadlarida foydalanish cheklangan.
Uglerod nanonaychalarini ishlab chiqarish narxi yuqori, bu ham ularni qo'llashni cheklaydi. Biroq, olimlar ularni ishlab chiqarish tannarxini pasaytirish uchun ko'p ishlamoqda. Aniq ko'rsatilgan xususiyatlarga uglerod nanonaychaalarini yaratish uchun ishlab chiqarish texnologiyalarini takomillashtirish zarurati tug'ilmoqda.
Yaqin kelajakda uglerod nanotubalari hamma joyda qo'llaniladi.
Masalan:
Nanobalanslar, kompozit materiallar, og'ir iplar.
Yoqilg'i xujayralari, shaffof o'tkazuvchan yuzalar, nanosimlar, tranzistorlar.
Neyrokompyuterning so'nggi ishlanmalari.
Displeylar, LEDlar.
Metall va gazlarni saqlash qurilmalari, faol molekulalar uchun kapsulalar,
nanopipetler.
Dori-darmonlarni etkazib berish va operatsiyalar uchun tibbiy nanorobotlar.
Ultra yuqori sezuvchanlikka ega miniatyura datchiklari. Bunday nanosensorlar
biotexnologik, tibbiy va harbiy sohalarda qo'llanilishi mumkin.
Kosmik lift uchun kabel.
Yassi shaffof dinamiklar.sun'iy mushaklar. Kelajakda kiborglar, robotlar paydo bo'ladi, nogironlar to'liq hayotga qaytadi.
Dvigatellar va quvvat generatorlari.
Aqlli, yengil va qulay kiyim har qanday qiyinchiliklardan himoya qiladi.
Tez zaryadlanuvchi xavfsiz superkondansatkichlar.
Bularning barchasi kelajakda, chunki uglerod nanonaychalarini yaratish va ulardan foydalanish bo'yicha sanoat texnologiyalari rivojlanishning dastlabki bosqichida va ularning narxi juda qimmat. Ammo rus olimlari allaqachon ushbu materialni yaratish xarajatlarini ikki yuz barobar kamaytirish yo'lini topganliklarini e'lon qilishdi. Uglerod nanotubalarini ishlab chiqarishning ushbu noyob texnologiyasi hozirda sir tutilmoqda, biroq u sanoat va boshqa ko'plab sohalarda inqilob qilishi kerak.