Nýjar uppbyggingar kolefnisnanóröra með blendingsefnum sem breyta einstökum eiginleikum þeirra

Kolefnisbundnar nanóefni eins og kolefnisnanórör (CNT), fulleren og grafen eru áhugaverð vegna einstakra eðliseiginleika þeirra. Ný rannsókn kannar möguleika blendinga nanóbygginga og kynnir nýja porous grafen CNT blendingbyggingu með mikilvægum varma- og vélrænum eiginleikum.

Þessi rannsókn sýnir hvernig hægt er að breyta mikilvægum eiginleikum nýrra grafín-CNT heteróbygginga með því að breyta lítillega innri rúmfræðilegri uppröðun CNT og grafíns sem og ýmissa fylliefna.

Hæfni til að stjórna nákvæmlega varmaleiðni og vélrænum styrk í grafín CNT blendingsbyggingum gerir það að hugsanlega hentugum frambjóðanda fyrir fjölbreytt notkun, sérstaklega í háþróaðri geimferðaframleiðslu þar sem þyngd og styrkur eru mikilvæg.

Kolefnisnanóbyggingar: kolefnisnanórör, grafen, fulleren

Kolefnisnanóbyggingar og blöndur af mörgum kolefnisnanóbyggingum hafa nýlega verið rannsakaðar sem mögulegir frambjóðendur fyrir fjölmörg skynjunar-, ljósa-, bakteríudrepandi, orkugeymslu, eldsneytisfrumur og umhverfisbætandi notkun.

Þær kolefnisbundnar nanóbyggingar sem helst hafa verið rannsakaðar virðast vera kolefnisnafnanóbyggingar (CNTs), grafen og fulleren. Vegna afar lítillar stærðar sinnar sýna þessar byggingar einstaka varma-, vélræna, rafræna og líffræðilega eiginleika.

Mannvirki sem mældar eru á undirnanómetra sviðinu starfa samkvæmt sérstökum lögmálum skammtafræðinnar, þannig að þær er hægt að nota til að nýta sér óinnsæileg fyrirbæri eins og skammtagöng, skammtaflækju og skammtafræði.

Kolefnisnanórör eru rör úr kolefni og eru aðeins nokkrir nanómetrar í þvermál. Kolefnisnanórör sýna einstaka rafleiðni og sum eru hálfleiðaraefni.

Vegna nanóbyggingar sinnar og styrks samgildra tengja sem myndast milli kolefnisatómanna hafa kolefnisnanórör einnig mikinn togstyrk og varmaleiðni.

Kolefnisnanórör eru hugsanlega verðmæt efni fyrir rafeindatækni, ljósfræði og samsett efni og gætu komið í stað koltrefja á næstu árum. Nanótækni og efnisfræði nota einnig kolefnisnanórör í rannsóknum sínum.

Grafín er kolefnisísómer í formi eins lags af kolefnisatómum sem raðast saman í tvívíddargrindarbyggingu sem samanstendur af sexhyrningum. Árið 2004 einangruðust grafín í fyrsta skipti í röð brautryðjendatilrauna vísindamannanna Andrews Geim og Konstantins Novoselov við Háskólann í Manchester í Bretlandi, sem færðu þeim Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 2010.

Á áratugunum síðan þá hefur grafen orðið gagnlegt nanóefni með afar miklum togstyrk, gegnsæi og rafleiðni fyrir fjölbreytt úrval af notkunum í rafeindatækni, skynjun og annarri háþróaðri tækni.

Ileren er annar kolefnisísómer sem hefur verið þekktur um nokkurt skeið. Sameind þess samanstendur af kolefnisatómum sem tengjast með einföldum og tvítengjum í neti sem getur verið lokað eða að hluta lokað. Netið er samrunnið við hring með fimm, sex eða sjö atómum.

Fúleren sameindir geta verið holar kúlur, sporöskjulaga, rörlaga eða margar aðrar gerðir og stærðir. Grafen má teljast vera öfgafullur meðlimur í fúleren fjölskyldunni, þó það sé talið tilheyra sínum eigin efnisflokki.

Blendingar nanóbyggingar

Auk þeirrar umfangsmiklu rannsókna sem fjárfest hefur verið í að skilja og greina þessar kolefnisnanóbyggingar hverja fyrir sig, eru vísindamenn einnig að kanna eiginleika blönduðra nanóbygginga sem sameina tvö eða fleiri nanóuppbyggð frumefni í eitt efni.

Til dæmis,freyðirhafa stillanlega eiginleika sem gera þau hentug fyrir hagnýt notkun eins og hönnun samlokubygginga, lífsamhæfra hönnunar og hönnun hástyrktra, léttþungra bygginga.

Kolefnisbundnar nanófroður hafa einnig verið notaðar í læknisfræði til að skoða beinskemmdir og sem grunnur að því að skipta út beinvef.

Kolefnisbundnar hunangsseiðabyggingar eru framleiddar með efnagufuútfellingu (CVD) og lausnarmeðferð. Einnig hafa neistaplasmasintering (SPS) aðferðir verið notaðar til að nota grafen í líffræðilegum og læknisfræðilegum tilgangi.

Vísindamenn hafa því verið að leita leiða til að gera þrívíddarbyggingar úr kolefnisfroðu stöðugar. Rannsóknir hafa sýnt að stöðug tengsl þurfa að myndast milli mismunandi gerða bygginga (kolefnisnanóröra, fullerena og grafens) til að gera þetta efni nógu stöðugt fyrir fjölbreytt notkunarsvið.

Nýjar rannsóknir á blendinga nanóbyggingum

Ný rannsókn vélaverkfræðinga við Tækniháskólann í Istanbúl í Tyrklandi kynnir nýja tegund af blönduðum nanóbyggingum sem myndast með efnatengjum.

Nanórör með holrýmdum grafín-CNT-byggingum eru búnar til með því að raða grafíni í kringum kolefnisnanórör. Mismunandi rúmfræðileg uppröðun grafín-nanóborðalaga í kringum kolefnisnanórörin (ferningur, sexhyrndur og demantsmynstur) leiðir til þess að mismunandi eðliseiginleikar sjást í efninu, sem bendir til þess að þessi rúmfræðilega endurröðun megi nota til að fínstilla nýju bygginguna.

Rannsakendurnir komust til dæmis að því að byggingar sem settar voru inn með fullerenum sýndu verulegan þjöppunarstöðugleika og styrk án þess að fórna togstyrk. Rúmfræðileg uppröðun kolefnisnanóbygginganna hafði einnig veruleg áhrif á varmaeiginleika þeirra.

Rannsakendurnir segja að þessar nýju blendingsnanóbyggingar bjóði upp á mikilvæga kosti, sérstaklega fyrir flug- og geimferðaiðnaðinn. Nanóbyggingar með þessum blendingsbyggingum gætu einnig verið notaðar til vetnisgeymslu og nanórafeindatækni.