Home” Carbon Allotropes
Carbon Allotropes
Carbon Allotropes: hiiliatomi voi muodostaa erilaisia allotrooppeja. 3D-rakenteissa timantti ja grafiitti ovat hiilen allotrooppeja. Hiili muodostaa myös pieniulotteisia (2D, 1D tai 0D) allotrooppeja, joita kutsutaan hiilinanomateriaaleiksi. Esimerkkejä tällaisista nanomateriaaleista ovat 1D-hiilinanoputket (CNTs) ja 0D-fullereenit. Hiilinanomateriaalien luettelossa grafeeni tunnetaan 2D-yksikerroksisena grafiittina.
Carbon Allotropes: Hiilen, joka on orgaanisten yhdisteiden yhteinen alkuaine, tiedetään esiintyvän kahdessa allotrooppisessa muodossa, timanttina ja grafiittina. Vuonna 1985 löydettiin kolmas hiilen muoto, fullereenit. Fullereenit ovat suuria hiilihäkkimolekyylejä, joita pidetään bentseenin kolmiulotteisina analogeina. Runsain fullereenien muoto on Buckminsterin fullereeni (C60), jossa 60 hiiliatomia on järjestetty pallomaiseksi rakenteeksi. C60-molekyyli, joka tunnetaan myös nimellä Buckyball tai Buckminsterfullerene, on halkaisijaltaan noin 7 Å. C60-molekyylit tiivistyvät muodostaen heikosti sitoutuneiden molekyylien kiinteän aineen. Tätä kiteistä olomuotoa kutsutaan fulleriiteiksi.
cnt-structure-nanoshel
hiilinanoputket (Cnts) valmistetaan pyörittämällä grafeenilevyä sylinteriin. Näiden nanorakenteiden pituus-halkaisija-suhde on enintään (1,32 × 108):1, joka on huomattavasti suurempi kuin mikään muu materiaali. Nimensä mukaisesti nanoputkien halkaisija on muutaman nanometrin luokkaa, kun taas niiden pituus voi olla jopa 18 senttimetriä. CNTs on lupaavin ehdokas nanoelektroniikan alalla, erityisesti interconnect-sovelluksissa. Metalliset CNTs: t ovat herättäneet paljon tutkimusintressiä niiden sovellettavuudesta VLSI-yhteenliittyminä korkean lämpöstabiilisuuden, korkean lämmönjohtavuuden ja suuren virran kantokyvyn vuoksi. CNT voi kuljettaa virrantiheys yli 103 MA/cm2, mikä voi parantaa sähköistä suorituskykyä sekä poistaa electro migration luotettavuus huolenaiheita, jotka vaivaavat nykyisen nanomittakaavan Cu yhdistää.
sekä cnts että GNRs (graphene nano ribbons) voidaan ymmärtää grafeenilevystä johdetuiksi rakenteiksi. Grafeenilevy on yksi kerros hiiliatomeja, jotka on pakattu 2D-hunajakennon hilarakenteeseen. CNT, jota pidetään rullattuna grafeenilevynä, on levyn reunat yhdistetty saumattomaksi sylinteriksi. CNTs voidaan luokitella siksak-ja nojatuolirakenteisiin.
nojatuolien cnts: ssä kiraaliset indeksit n1 ja n2 ovat yhtä suuret, kun taas siksak: n CNTs: ssä N1 tai N2 = 0. Muista indeksien arvoista CNTs tunnetaan kiraalisena. Eri rakenteistaan riippuen CNTs: llä voi olla metallisia tai puolijohteisia ominaisuuksia. Nojatuoli CNT: t ovat aina metallisia, kun taas siksak CNT: t ovat luonteeltaan joko metallisia tai puolijohteita. Tilastollisesti luonnollinen sekoitus CNTs on 1 / 3rd metallinen ja 2 / 3rd puolijohde siralities. Samankeskisesti valssattujen grafeenilevyjen määrästä riippuen CNTs luokitellaan myös yksiseinäisiin (SWNT), kaksoisseinäisiin (DWNT) ja Moniseinäisiin (Mwnt). SWNT: n rakenne voidaan käsitteellistää käärimällä yhden atomin paksuinen grafeenikerros saumattomaan sylinteriin. MWNT koostuu kahdesta tai useammasta määrästä valssattuja samankeskisiä grafeenikerroksia. DWNT: tä pidetään erikoisena MWNT: n tyyppinä, jossa on vain kaksi samankeskisesti rullattua grafeenilevyä.
hiilinanoputkien synteesi
Hiiliallotrooppi: Kemiallinen kaasufaasipinnoitus on lupaavin menetelmä hiilinanoputkien massatuotannossa. Se toimii paljon alhaisemmissa lämpötiloissa ja tuottaa nanoputkia suurempia määriä kuin kaaripurkaus tai laserhöyrystys.
Nanoshel on moniseinäisten hiilinanoputkien (MWNTs) ja yksiseinäisten hiilinanoputkien (SWNTs) synteesin mestari katalyyttisen kemiallisen höyrypinnoituksen avulla. Hiilinanoputket (cnts) ovat ainutlaatuisia nanorakenteita, joilla on merkittäviä elektronisia ja mekaanisia ominaisuuksia ja jotka ovat herättäneet valtavaa kiinnostusta maailmanlaajuisesti. Katalyyttinen kemiallinen kaasufaasipinnoitus (CCVD) on tällä hetkellä lupaavin tekniikka tuottaa hiilinanoputkia (CNTs) laajamittaisesti, edullisesti ja oma paikka alustalle. Menetelmässä kaasua sisältävä hiili hajotetaan tuetun katalyytin päälle. Erotuksena CNTs: n kasvuun käytettävistä runsaista hiililähteistä niiden synteesi rajoittuu hiililähteen lämpöhajoamisreaktioon. Kasvuparametrien optimointi on edelleen enimmäkseen empiiristä.
Arc-haihdutussynteesi, joka tunnetaan myös nimellä valokaaripurkaus, on pitkään tunnettu parhaana fullereenien syntetisointimenetelmänä, ja se tuottaa myös korkealaatuisimpia hiilinanoputkia. Nanoshel syntetisoi myös moniseinäisiä hiilinanoputkia (MWNTs) ja yksiseinäisiä hiilinanoputkia (SWNTs) kaaripurkausmenetelmällä. Kaaren korkea lämpötila mahdollistaa perustutkimukseen soveltuvien erittäin korkean rakennelaadun CNTs: ien muodostumisen. Niillä on usein ominaisuuksia, jotka ovat lähellä teorian ennustamia.
Cnts: n Funktionalisointi
epätavallisten fysikaalisten ominaisuuksiensa ja suuren sovelluspotentiaalinsa vuoksi hiilinanoputket ovat herättäneet kiinnostusta tutkijoissa.
Lisää, mahdolliset sovellukset vaativat hiilinanoputkien laajennettua funktionalisointia, jotta ne saadaan prosessoimaan ja virittämään ominaisuuksiaan cnts: n funktionalisointi millä tahansa ryhmällä luo uuden tyypin tai uuden luokan materiaalia, jolla on uusia ominaisuuksia. Funktionalisointi voi yhtä hyvin auttaa erottamaan puolijohdeputket metallisista, nanoputkien puhdistamiseksi.
Nanoshel pyrkii muokkaamaan hiilinanoputkia eri funktionaalisten ryhmien kanssa parantaakseen CNTs: n ominaisuuksia, kykyä uudempiin sovelluksiin. Myös Nanoshel kaupallisesti käsittelee teollisuuden työskentelevät sekä CNTs ja funktionalisoitu cnts kohti vaatimus.
Carbon Allotropes: Nanoshelin tutkijaryhmä työstää SLAC-akkua. He yrittävät löytää uutta elektrolyyttimateriaalia nopeaan lataukseen ja hitaaseen purkamiseen. Uusi elektrolyyttimateriaali voi olla orgaanista tai epäorgaanista. Tutkimusryhmä käyttää mwcnt: tä ennalta määritetyssä koostumuksessa akun tallennustehon parantamiseksi. Tiimimme tavoitteena on syntetisoida suuritehoinen ja pienikokoinen akku ja työskentelemme sen parissa.