Трос из углеродных нанотрубок

Главная » Лунная миссия

www.metodolog.ru

NASA реанимировало свой амбициозный проект создания космического лифта для доставки пассажиров и грузов на космические станции. А поводом для этого послужили успехи в технологии изготовления прочных канатов из углеродных нанотрубных композитов - канат из них удержит космический лифт. Композиты на основе нанотрубок в 2 раза легче алюминия, в 100 раз прочнее стали, имеют электрическую проводимость лучше меди и теплопроводность лучше алмаза, они биосовместимы и эластичны. Композиты на основе нанотрубок в 7 раз более прочные, чем композиты на основе углеродных нановолокон. Как сообщает сайт консалтинговой фирмы Cientifica , более 100 компаний в мире занято производством нанотрубок и нановолокон, так что общий объем их производства уже приближается к 250 тоннам в год. Производство одностенных углеродных нанотрубок составляет 9 тонн в год с возможностью увеличения до 27 и 100 тонн к 2005 и 2007 году, соответственно, а многостенных - 32 тонны в год с увеличением по крайней мере до 268 тонн к 2007 году. Производители в Японии, Корее, Китае и Франции анонсировали запуск производства нанотрубок в промышленных масштабах в ближайшие 3 года. Суммарный рынок нанотрубок оценивается сегодня в 12 млн. долл. и может вырасти к 2005 году до 700 млн. долл.

Для каких целей развивается такое большое производство?

Первое место по потреблению займут, как ожидается, легкие и прочные композитные материалы для автомобильной, авиационной и аэрокосмической промышленности. Дополнительный рынок обеспечат нанотрубки и композиты на их основе в качестве аккумуляторов водорода; материалов, поглощающих излучение радиолокаторов; заготовок для компакт-дисков; электромагнитных экранов для электронных систем; сверхемкостей в электрических батареях; химических и биологических датчиков; эмиттеров электронов для плоских экранов дисплеев, осветительных ламп и рентгеновских трубок; наноэлектронных интегральных схем; кантилеверов атомно-силовых микроскопов; материалов для спортивного снаряжения ; технического текстиля.

Проводящий нанотрубный композит, покрывающий корпус автомобиля, позволит исключить необходимость предварительной грунтовки при электростатической распылительной окраске. К тому же, улучшится надежность окраски, снизится воздействие на окружающую среду летучих органических растворителей, используемых в традиционной окраске. Проводящий полимер в системе подачи топлива исключит риск повреждений, вызванных искрой от накапливаемых статических зарядов. Ограничения в продвижении нанотрубок на рынок связаны с основной проблемой - стоимость нанотрубок выше, чем золота. Попытки выяснить стоимость нанотрубок через Интернет выводят, например, на бельгийскую фирму Nanocyl S.A, предлагающую весь возможный ассортимент нанотрубок различного диаметра - прямых и геликоидальных, неочищенных и в разной степени очищенных, многостенных, одностенных и с двумя стенками и американскую фирму MicrotechNano.

Лифт из углеродных нанотрубок – миф?

www.metodolog.ruНе так давно в прессе и в научных кругах активно обсуждался вопрос о реальности перспектив строительства лифта в космос на сверхсовременных углородных нанотрубках, из которых должен быть построен трос космического лифта. Новые сведения поступившие от ученых из университета Райса в США, от группы под руководством Бориса Якобсона, ставят под сомнение реальность данного проекта в будущем.

Речь идет об инновационном материале – карбине, прочность которого вдвое превышает прочность алмаза. Материал по многим показателям опережает алмаз и даже графен – упругости на растяжение, удельной жесткости, удельной прочности. Из углерода ученым удается получать уже немалое число совершенно инновационных материалов, к которым относятся фуллерены, нанотрубки, а так же графен – материал, представляющий собой слой атомов углерода, толщиной в один атом. И тем не менее, именно карбин вдвое превышает по прочности показатели графена. Данные о свойствах карбина были получены путем математического моделирования. Примечательно, что первые публикации о карбине относятся уже к 1967 году за авторством советских ученых академии наук СССР.

Предпосылкой к разработке материала, стало его обнаружение в межзвездной пыли и в метеоритах. На сегодняшний день самой длинной карбиновой нитью, которую удалось получить ученым в лабораторных условиях, стал отрезок длиной 44 атома. Возможности получить нить карбина больше длины пока у ученых нет.

На данный момент перспективы применения карбиновых волокон представлены такими сферами, как полупроводники и проводники, а так же нанотросы или наностержни. Вместе с тем именно по причине микроскопических масштабов полученных образцов, возможности использования карбина для строительства макрообъектов вроде космического лифта, пока маловероятны.

По мнению Василия Артюхова, одного из авторов опубликованного исследования, слабым звеном использования нанотрубок является невозможность соединения их между собой и с иными объектами соединением, по прочности соответствующим прочности самих нанотрубок. Самая вероятная перспектива использования карбина – электроника, поскольку материал обладает уникальным свойством изменять свою проводимость в зависимости от натяжения нити, а так же изменяется его оптический спектр поглощения. В оптоэлектронных устройствах данный материал может быть использован с большой пользой.

Создан самый большой лист из углеродных нанотрубок

Углеродные нанотрубки можно представить как сверхбольшие молекулы. Сплетать из них макроскопические предметы — непростая задача. Американская компания Nanocomp Technologies сделала из всем известных углеродных нанотрубок самый большой в мире лист. Таким нестандартным образом в компании, видимо, решили продемонстрировать свои возможности и мощности.

Да уж, не каждый день приходится наблюдать прямо-таки вселенную из мириад этих мельчайших созданий. Угольный коврик в длину насчитывает почти 185, а в ширину 92 сантиметра. И это действительно абсолютный рекорд!

Предыдущее самое большое наноизделие по существу представляло собой набор очень длинных нанотрубок, а из других рекордных работ вспоминается лишь технология промышленного получения "бесконечного" нановолокна. Новинка же по строению несколько отличается от предшественников. Нанотрубки длиной в несколько миллиметров сплели в связки до 30 нанометров в диаметре. Затем связки с помощью специального барабана превратили в полотно.

Рекорд поставлен. Или положен на лопатки? .

Зачем же нужна такая наноткань ? Дело в том, что составляющие её углеродные цилиндры очень прочные и при этом лёгкие , хорошо проводят тепло и электричество, к тому же они способны противостоять огню.

Но чтобы воспользоваться всеми этими преимуществами, необходимо создать что-то достаточно большого размера. Вот Nanocomp Technologies и взялась решить эту нелёгкую задачу. И теперь может по праву считаться самым крупным поставщиком листов из нанотрубок. Мы, правда, рассказывали о другом производителе наноткани, но его листы были гораздо тоньше, да и метровые размеры на практике он не продемонстрировал.

Конечный продукт Nanocomp больше напоминает бумагу. Её можно складывать, резать ножницами и даже растягивать. О возможных применениях новинки можно говорить бесконечно. К примеру, вопрос получится или не получится из углеродных нанотрубок трос для космического лифта, всё ещё обсуждается.

Представлены транзисторы из углеродных нанотрубок

Многие ученые считают, что человечество подойдет на шаг ближе к технологической сингулярности после появления транзисторов, которые будут работать за счет углеродных нанотрубок. Ученые из Висконсинского университета, занимавшиеся созданием таких транзисторов, в итоге добились определенных успехов в этой отрасли.

Транзисторы нового поколения, изготовленные по совершенно новой технологии, позволят ощутимо сократить энергопотребление компьютеров. При этом они не будут терять в производительности по сравнению с кремнием. Наоборот, их вычислительная мощность значительно увеличится и отрасли удастся избежать стагнации и «смерти» эмпирического закона Мура.

До этого ученые не могли получить в лабораторных условиях идеально чистые углеродные нанотрубки. На этот раз специалисты из университета использовали метод заполнения пространства между трубками специальными полимерами. Все это происходило на специальной подложке в вакууме. За счет этого был убран слой, который изолировал сами углеродные нанотрубки и электродами.

На данный момент проводятся дополнительные тесты и испытания новой технологии. Для ее адаптации потребуется некоторое количество времени, поэтому в ближайшее время не стоит ждать появления таких транзисторов в потребительской технике.

В процессе изготовления нанотрубки сначала растворяют в хлорсульфоновой кислоте, а затем продавливают сквозь микроскопические отверстия. Получившиеся нити затем пропускают сквозь другую жидкость и наматывают на барабан. Ранее считалось, что такой процесс получения волокон неприменим к нанотрубкам, так как хлорсульфоновая кислота активно реагирует с водой, а она обычно используется в рамках этой технологии.

Нанотрубки в получившихся волокнах ориентированы вдоль направления нитей, что делает их высокопрочными и заставляет хорошо проводить электричество. По этим параметрам они примерно в десять раз превосходят другие аналогичные волокна, заявляют авторы. По гибкости и прочности они напоминают углеродное волокно или кевлар, но при этом проводят ток сравнимо с алюминием и медью.

Быстрее всего волокна из нанотрубок могут найти применение при изготовлении многожильных проводов для электронных устройств. Металлические провода, которые используются для их производства, обычно имеют избыточную толщину из-за недостаточной гибкости.

Транзисторы из углеродных нанотрубок впервые обошли кремниевые

Физики из Университета Висконсина создали транзистор из углеродных нанотрубок, который впервые обошел по своим характеристикам современные кремниевые транзисторы. То, что углеродные нанотрубки обладают лучшими характеристиками, чем традиционные полупроводниковые материалы, было известно давно, однако лишь сейчас ученым удалось обойти все технологические сложности и наконец создать достаточно эффективное устройство.

Углеродные нанотрубки представляют собой цилиндры, стенки которых состоят из одноатомного слоя углерода. Они известны благодаря своим необычным электрическим и механическим свойствам. К примеру, их даже предлагали использовать в качестве материала для космического лифта — троса от земной поверхности до геостационарной орбиты. К тому же нанотрубки обладают высокой электропроводностью и величиной критического тока . Подвижность зарядов в материале гораздо больше, чем в кремнии, что, по словам ученых, может обеспечить создание в пять раз более эффективных полупроводниковых приборов.

Интересно, что в зависимости от расположения атомов углеродные нанотрубки могут обладать различными свойствами. Можно представить, что для того, чтобы получить нанотрубку, мы сворачиваем углеродный лист. Сворачивая его не параллельно краям, а под углом, мы получим нанотрубку, в которой ряды атомов углерода упорядочены по спирали. При некоторых наклонах «сворачивания» нанотрубки ведут себя как полуметаллы, при других — как полупроводники.

Для создания транзисторов необходимо использовать только полупроводниковые нанотрубки, поскольку металлические включения будут обеспечивать пробой и нарушение работы приборов. Кроме того, поскольку нанотрубки могут проводить электроны лишь вдоль одного направления, внутри транзистора они должны располагаться упорядоченно. Из-за этого первые полупроводниковые приборы из нанотрубок обладали очень низкой эффективностью — на порядки хуже ожидаемой. Приблизиться к необходимым параметрам удалось лишь в устройствах с одиночной нанотрубкой.

Источники: www.metodolog.ru, www.epochtimes.com.ua, prolift.ru, www.membrana.ru, trashbox.ru, gizmod.ru, nplus1.ru

Комментариев пока нет!

Ваше имя *
Ваш Email *

Сумма цифр справа: код подтверждения


Это интересно

Символы на Луне

Загадки Луны породили массу дискуссий и споров, которые подогреваются молчанием официальных организаций и разоблачающими заявлениями некоторых исследователей. Джордж ...


Петровская эпоха

Важнейшим направлением преобразований Петра I стала реформа государственного аппарата. В 1711 г. вместо Боярской думы был учрежден ...


Синопское сражение

Синопское сражение - последнее в истории крупное сражение парусных флотов; первое сражение, в котором применялись бомбические ...


Легенда о Доле. Подземная часовня

  Однажды, в темном, далеком прошлом Бретани, на Дольском поле произошла жестокая битва. С грубо обработанным менгиром связана странная ...


Амфисбена

По преданиям. она могла также катиться как обруч, вложив одну голову в рот другой. В отличие от обычных ...


Купала и Коляда

Трудно представить себе, как именно понимали существо воды и огня наши предки. Во всяком случае, жизнетворная сила ...


Исторические и социологические теории циклов

Рассматривая политические циклы, итальянский мыслитель времени Возрождения Н. Макиавелли отмечал, что государства переходят от состояния порядка ...


 

Самые читаемые

Литература средневековья

С 4 5 веков н.э. когда распалась Римская империя и стали складываться европейские ... Далее

Скульптуры средних веков

С падения великой Римской Империи в конце V века началась эпоха, продолжавшаяся тысячу ... Далее

Архитектура Средневековья

Архитектура средних веков, а именно «Каролингское возрождение» припадает на эпоху правления Карла Великого ... Далее

Китай в средние века

В древние времена существовало государство в нижнем течении рек Янцзы и Хуанхэ, которое ... Далее


© 2010-2017 Объектив-N: Предания и легенды