Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Агрегатталған көміртекті нанотүтікшелерден жасалған жұқа қабат. Buckypaper – көміртекті нанотүтікшелердің жиынтығынан немесе көміртекті нанотүтікшелер желісінен жасалған жұқа қабат. Нанотүтікшелердің қалыңдығы адам шашынан шамамен 50 000 есе кем. Алғашқыда бұл көміртекті нанотүтікшелерді қолданудың бір жолы ретінде жасалған, бірақ қазір бірнеше зерттеу тобы оны зерттеп, қолданысқа енгізуде, көлік құралдарының қорғаныш қабаттары, жеке қорғаныш құралдары және жаңа буын электроникасы мен дисплейлер саласында үміттендіретін нәтижелер көрсетуде.
Thin sheet made of aggregated carbon nanotubes
Buckypaper is a thin sheet made from an aggregate of carbon nanotubes or carbon nanotube grid paper. The nanotubes are approximately 50,000 times thinner than a human hair. Originally, it was fabricated as a way to handle carbon nanotubes, but it is also being studied and developed into applications by several research groups, showing promise as vehicle armor, personal armor, and next generation electronics and displays.
Өмірбаян
Баккипапер – көміртек нанотүтіктерінің (CNT) макроскопиялық жиынтығы немесе “бакитубтар”. Ол атын 60 көміртекті фуллеренге (кейде Р. Бакминстер Фуллердің құрметіне “Баккибол” деп аталатын, ұқсас байланысы бар көміртектің аллотробы) қарыз. Сондай-ақ, құрамында натрий лаурил сульфаты бар, ол сулы ерітіндіде дисперсиялануын жақсартады. Бұл суспензиялар оң немесе теріс қысыммен мембраналық сүзілістен өтіп, біркелкі пленкалар түзеді. Нанотүтік беті мен беттік белсенді зат арасындағы ван дер Ваальс күшінің өзара әрекеттесуі механикалық тұрғыдан берік және тұрақты болуы мүмкін, сондықтан КНТ пленкасынан барлық беттік белсенді заттың толығымен алынғанына кепілдік жоқ. Тритон X-ті жоюға тиімді еріткіш – метанолмен жуу пленканың жарылуына және деформациясына әкеледі. Сондай-ақ, Triton тіпті төмен концентрацияларда да жасуша лизисіне және тіндердің қабыну реакциясына ұшыратуы мүмкін екені анықталды. ПТҚ-ның болуынан туындауы мүмкін жағымсыз әсерлерді болдырмау үшін, ПТҚ-ны немесе беттік өзгертуді қажет етпейтін фрит сығымдалу әдісін қолданатын балама құю процесін пайдалануға болады. Өлшемдерін шприц корпусының мөлшері және қосылған көміртек нанотүтіктерінің массасы арқылы реттеуге болады. Олардың қалыңдығы әдетте беттік белсенді затпен құйылған баккипаперден әлдеқайда үлкен, 120 мкм-ден 650 мкм-ге дейін синтезделген. Үлгіні қағаз ретінде жіктеуге арналған номенклатуралық жүйе болмаса да, 500 мкм-ден астам қалыңдығы бар үлгілерді букидискілер деп атайды. Фрит сығымдалу әдісі баккипапер мен букидискілерді жылдам құюға мүмкіндік береді, құю еріткішін қалпына келтіреді және 2D және 3D геометрияны басқаруға болады. Домино эффекті арқылы КНТ пленкасын синтездеуде тікелей өсетін көп қабырғалы көміртек нанотүтіктері (ККНТ) пайдаланылады. Бұл процесте МВНТ-нің “ормандары” бір бағытта жазық түртіледі, олардың тік бағыты көлденең жазықтыққа қысылады, нәтижесінде жоғары тазалықтағы баккипапер пайда болады, оған қосымша тазарту немесе өңдеу қажет емес. Керісінше, 1 тонналық химиялық будың жинақталуынан (CVD) алынған МВНТ ұнтағынан баккипапер үлгісі жасалғанда, еріткіштің кез келген қолданылуы пленканың дереу қабынуына және бөлшектік затқа айналуына әкеледі. Қолданылған КНТ ұнтағы үшін, қысым ғана берік баккипаперді жасауға жеткіліксіз болып көрінеді, бұл тікелей өсу әдістемесі CVD КНТ ұнтағында кездеспейтін түтікше-түтікше өзара әрекеттестіктерін тудырады және олар баккипапердің домино түртуі арқылы сақталады. Жақында жаңа, кеңейтілген КНТ пленкасын жасау әдісі әзірленді: Беттік инженерлік лента құю (SETC) техникасы. SETC техникасы лента құюдың басты мәселесін – кептірілген және әдетте жабысқақ КНТ пленкасын тірек субстратынан ажыратуды шешеді. Кемелденген пленкаға қол жеткізу үшін тірек субстраты микропирамидалық тесік құрылымы морфологиясымен жасалуы керек. SETC кез келген коммерциялық түрде қол жетімді көміртек нанотүтіктерінен, ұзындығы, қалыңдығы, тығыздығы және құрамы реттелетін үлкен аудандағы пленкалар өндіреді.
Buckypaper is a macroscopic aggregate of carbon nanotubes (CNT), or "buckytubes". It owes its name to the buckminsterfullerene, the 60 carbon fullerene (an allotrope of carbon with similar bonding that is sometimes referred to as a "Buckyball" in honor of R. Buckminster Fuller). and sodium lauryl sulfate, which improves their dispersibility in aqueous solution. These suspensions can then be membrane filtered under positive or negative pressure to yield uniform films. The van der Waals force's interaction between the nanotube surface and the surfactant can often be mechanically strong and quite stable and therefore there are no assurances that all the surfactant is removed from the CNT film after formation. Washing with methanol, an effective solvent in the removal of Triton X, was found to cause cracking and deformation of the film. It has also been found that Triton X can lead to cell lysis and in turn tissue inflammatory responses even at low concentrations. In order to avoid adverse side effects from the possible presence of surfactants, an alternative casting process can be used involving a frit compression method that did not require the use of surfactants or surface modification. The dimensions can be controlled through the size of the syringe housing and through the mass of carbon nanotubes added. Their thicknesses are typically much larger than surfactant cast buckypaper and have been synthesized from 120 μm up to 650 μm; whilst no nomenclature system exists to govern thicknesses for samples to be classified as paper, samples with thicknesses greater than 500 μm are referred to as buckydiscs. The frit compression method allows rapid casting of buckypaper and buckydiscs with recovery of the casting solvent and control over the 2D and 3D geometry. Aligned multi walled carbon nanotube (MWNT) growth has been used in CNT film synthesis through the domino effect. In this process, "forests" of MWNTs are pushed flat in a single direction, compressing their vertical orientation into the horizontal plane, which results in the formation of high purity buckypaper with no further purification or treatment required. By comparison, when a buckypaper sample was formed from the 1 ton compression of chemical vapor deposition (CVD) generated MWNT powder, any application of a solvent led to the immediate swelling of the film till it reverted into particulate matter. It appears that for the CNT powder used, compression alone was insufficient to generate robust buckypaper and highlights that the aligned growth methodology generates in situ tube tube interactions not found in CVD CNT powder and are preserved through to the domino pushing formation of buckypaper. Recently, a new scalable CNT film fabrication method has been developed: Surface Engineered Tape Casting (SETC) technique. The SETC technique solves the main challenge of tape casting which is the detachment of the dried and the typically sticky CNT film from the supporting substrate. To achieve a perfect detached film, the supporting substrate has to be engineered with micro pyramid pore structure morphology. SETC produces large area films from any commercially available carbon nanotubes with tunable length, thickness, density and composition.
Қасиеттері
Баккипапер болаттан 500 есе мықты болуы мүмкін, салмағы болса одан он есе жеңіл. Жабықтарын жинап, композиттік материал жасағанда осы қасиеттері көрінеді. Электр тогына ұшыраса, баккипапер компьютер мен теледидар экрандарын жарықтандыруға қолданылуы мүмкін. Бұл технология энергияны үнемдеуге, құрылғыны жеңілдетуге және қазіргі катодты сәулелі түтік (CRT) және сұйық кристалды дисплей (LCD) технологияларына қарағанда жарықтықты біркелкі таратуға мүмкіндік береді. Жеке көміртек нанотүтікшелері ең жақсы жылу өткізгіштердің бірі болғандықтан, баккипапер компьютерлер мен басқа да электрондық құралдардың жылуын тиімдірек таратуға арналған жылу өткізгіштерді жасауға ыңғайлы. Бұл электронды миниатюралауды одан әрі дамытуға көмектеседі. Сондай-ақ, бұл материал ұшақтардағы электрондық схемалар мен құрылғыларды электромагниттік кедергілерден қорғай алады, бұл құралдардың жұмысын бұзуы және параметрлерін өзгертуі мүмкін. Сол сияқты, осындай қабықшалар әскери ұшақтарға радиолокациялық жүйелермен анықталатын электромагниттік "сигналын" жасыруға мүмкіндік береді. Баккипапер ауадағы немесе сұйықтықтағы микробөлшектерді ұстап алатын сүзгі мембранасы ретінде де қолданылуы мүмкін. Баккипапердегі нанотүтікшелер ерімейтін және әртүрлі функционалдық топтармен өңделуге болатындықтан, олар белгілі бір қосылыстарды таңдап алып тастай алады немесе сенсор ретінде жұмыс істей алады. Егер оны жеткілікті мөлшерде және экономикалық тұрғыдан тиімді бағамен өндіруге мүмкіндік болса, баккипапер композиттері тиімді бронелік қаптама ретінде қолданылуы мүмкін. Баккипапер жүйке жасушалары сияқты биологиялық тіндерді өсіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Баккипаперді электрлендіру немесе функционалдық өзгерістер енгізу арқылы белгілі бір жасушалардың өсуін ынталандыруға болады. Көміртек нанотүтікшелі баккипапердің Пуассон қатынасын бақылауға болады және ол жасанды бұлшық ет ретінде қолданылатын оксетикалық қасиеттерді көрсетеді. Суперконденсаторлар, литий-ионды аккумуляторлар және ванадийлік ағынды аккумуляторлар үшін электрод материалдары ретінде қолданылады.
Buckypaper is one tenth the weight yet potentially 500 times stronger than steel when its sheets are stacked to form a composite. If exposed to an electric charge, buckypaper could be used to illuminate computer and television screens. It could be more energy efficient, lighter, and could allow for a more uniform level of brightness than current cathode ray tube (CRT) and liquid crystal display (LCD) technology. Since individual carbon nanotubes are one of the most thermally conductive materials known, buckypaper lends itself to the development of heat sinks that would allow computers and other electronic equipment to disperse heat more efficiently than is currently possible. This, in turn, could lead to even greater advances in electronic miniaturization. Films also could protect electronic circuits and devices within airplanes from electromagnetic interference, which can damage equipment and alter settings. Similarly, such films could allow military aircraft to shield their electromagnetic "signatures", which can be detected via radar. Buckypaper could act as a filter membrane to trap microparticles in air or fluid. Because the nanotubes in buckypaper are insoluble and can be functionalized with a variety of functional groups, they can selectively remove compounds or can act as a sensor. Produced in high enough quantities and at an economically viable price, buckypaper composites could serve as an effective armor plating. Buckypaper can be used to grow biological tissue, such as nerve cells. Buckypaper can be electrified or functionalized to encourage growth of specific types of cells. The Poisson's ratio for carbon nanotube buckypaper can be controlled and has exhibited auxetic behavior, capable of use as artificial muscles. Electrode materials for supercapacitors, lithium ion batteries, and vanadium redox flow batteries.