Mokslininkai nežino visko anglis nanovamzdeliai arba CNT, trumpai, tačiau jie žino, kad tai yra labai ploni lengvi tuščiaviduriai vamzdžiai, sudaryti iš anglies atomų. A anglis nanovamzdeliai yra tarsi grafito lakštas, susuktas į cilindrą, o lakštą sudaro išskirtinės šešiakampės grotelės. Anglies nanovamzdeliai yra ypač maži; vieno anglies nanovamzdelio skersmuo yra vienas nanometras, kuris yra vienas dešimtosios tūkstančio (1/10 000) žmogaus plaukų skersmens. Anglies nanovamzdeliai gali būti gaminami įvairaus ilgio.
Anglies nanovamzdeliai klasifikuojami pagal jų struktūrą: vienos sienos nanovamzdeliai (SWNT), dvigubų sienelių nanovamzdeliai (DWNT) ir daugiasieniai nanovamzdeliai (MWNT). Skirtingos struktūros turi individualias savybes, dėl kurių nanovamzdeliai yra tinkami skirtingoms reikmėms.
Dėl unikalių mechaninių, elektrinių ir šiluminių savybių anglies nanovamzdeliai suteikia įdomių galimybių moksliniams tyrimams ir pramoniniam bei komerciniam pritaikymui. Kompozitų pramonėje CNT yra daug galimybių.
Kaip gaminami anglies nanovamzdeliai?
Žvakių liepsna natūraliai sudaro anglies nanovamzdelius. Tačiau, norėdami panaudoti anglies nanovamzdelius tyrimams ir gaminamų prekių kūrimui, mokslininkai sukūrė patikimesnius gamybos metodus. Nors naudojami keli gamybos būdai, cheminis nusodinimas iš garų, lanko išleidimas ir lazerinė abliacija yra trys labiausiai paplitę anglies nanovamzdelių gamybos būdai.
Cheminiu būdu nusodinant garus, anglies nanovamzdeliai auginami iš metalo nanodalelių sėklų, apibarstytų substrate ir pašildomoms iki 700 laipsnių Celsijaus (1292 laipsnių Farenheito). Į procesą įvestos dujos pradeda formuoti nanovamzdelius. (Dėl metalų ir elektros grandinių reaktyvumo vietoj. Vietoj jų naudojamas cirkonio oksidas metalas nanodalelių sėkloms.) Cheminis nusodinimas garais yra populiariausias komercinis metodas gamyba.
Pirmasis lanko išmetimas buvo naudojamas anglies nanovamzdelių sintezei. Du anglies strypai, išdėstyti nuo galo, garinami lanku, kad būtų sudaryti anglies nanovamzdeliai. Nors tai yra paprastas metodas, anglies nanovamzdeliai turi būti toliau atskirti nuo garų ir suodžių.
Lazerio abliacija suporuoja pulsuojantį lazerį ir inertines dujas esant aukštai temperatūrai. Impulsinis lazeris garina grafitą, sudarydamas iš garų anglies nanovamzdelius. Kaip ir naudojant išmetimo iš lanko metodą, anglies nanovamzdeliai turi būti toliau išvalomi.
Anglies nanovamzdelių pranašumai
Anglies nanovamzdeliai turi daug vertingų ir unikalių savybių, įskaitant:
- Didelis šilumos ir elektros laidumas
- Optinės savybės
- Lankstumas
- Padidėjęs standumas
- Didelis atsparumas tempimui (100 kartų stipresnis nei plienas svorio vienetui)
- Lengvas
- Elektros laidumo diapazonas
- Gebėjimas manipuliuoti vis dar išlieka stiprus
Pritaikytos gaminiams, šios savybės suteikia milžiniškų pranašumų. Pvz., Kai birūs anglies nanovamzdeliai naudojami polimeruose, jie gali pagerinti gaminių elektrines, šilumines ir elektrines savybes.
Programos ir panaudojimas
Šiandien anglies nanovamzdeliai yra pritaikomi daugelyje skirtingų produktų, o tyrėjai ir toliau tyrinėja naujas kūrybines programas.
Dabartinės programos apima:
- Dviračių komponentai
- Vėjo turbinos
- Plokštieji ekranai
- Nuskaitymo zondo mikroskopai
- Jutimo įtaisai
- Jūros dažai
- Sporto įranga, tokia kaip slidės, beisbolo lazdos, ledo ritulio lazdos, šaudymo iš lanko strėlės ir banglentės
- Elektros grandinės
- Baterijos, kurių tarnavimo laikas ilgesnis
- Elektronika
Ateities naudojimo būdai anglies nanovamzdelių gali būti:
- Drabužiai (atsparūs smūgiams ir neperšaunami)
- Puslaidininkių medžiagos
- Erdvėlaivis
- Kosminiai liftai
- Saulės elementai
- Vėžio gydymas
- Jutikliniai ekranai
- Energijos kaupimas
- Optika
- Radaras
- Biokuras
- LCD
- Submikroskopiniai mėgintuvėliai
Nors šiuo metu didelės gamybos sąnaudos riboja komercinį pritaikymą, naujų gamybos būdų ir pritaikymo galimybės teikia vilčių. Plečiantis anglies nanovamzdelių supratimui, didės jų panaudojimo galimybės. Dėl unikalių svarbių savybių derinio, anglies nanovamzdeliai gali pakeisti revoliuciją ne tik kasdieniame gyvenime, bet ir moksliniuose tyrimuose bei sveikatos priežiūros srityje.
Galimas anglies nanovamzdelių pavojus sveikatai
CNT yra labai nauja medžiaga, turinti mažai ilgalaikę istoriją. Nors nė vienas dar nesusirgo dėl nanovamzdelių, dirbdami su nanodalelėmis, mokslininkai skelbia atsargiai. Žmonės turi ląsteles, kurios gali išnaikinti nuodingas ir pašalines daleles, tokias kaip dūmų daleles. Tačiau jei tam tikra pašalinė dalelė yra per didelė arba per maža, kūnas gali nesugebėti tos dalelės sugaudyti ir perdirbti. Taip buvo su asbestu.
Dėl galimo pavojaus sveikatai nėra pavojaus signalo, tačiau žmonės, dirbantys su anglies nanovamzdeliais ir dirbantys su jais, turėtų imtis reikiamų atsargumo priemonių, kad būtų išvengta pavojaus.