Connect with us

Ученые придумали, как в разы удешевить производство углеродных нанотрубок

Новости

Ученые придумали, как в разы удешевить производство углеродных нанотрубок

Химики в девять раз увеличили эффективность классической методики производства однослойных углеродных нанотрубок.

Для этого они усовершенствовали технику введения катализатора в реактор, пишет пресс-служба Сколовского института науки и технологий. Результаты исследования опубликовал научный журнал Chemical Engineering Journal, передает tass.ru

Углеродную нанотрубку можно представить в виде скрученного в цилиндр листа графена. Диаметр таких трубок составляет от от десятков до десятых долей нанометров, в длину они достигают от микрометра до нескольких сантиметров. 

С момента открытия в 1991 году ученые считали, что углеродные нанотрубки ожидает большое будущее. Они хорошо проводят тепло и ток, очень прочны и устойчивы к механическим нагрузкам. Но первые же опыты показали, что нанотрубки очень сложно использовать на практике из-за их размеров и сложности при соединении и сплетении в единые волокна.

Большие проблемы создает и то, что характеристики нанотрубок разных диаметров и с разным количеством слоев внутри сильно отличаются друг от друга. Поэтому большая часть наноматериалов изготавливаются из нанотрубок конкретной толщины и длины. Если же при их производстве произошла ошибка, то целая партия нанотрубок может оказаться бесполезной.

Старший научный сотрудник Сколковского института науки и технологий Красников и его коллеги придумали, как сделать производство нанотрубок более эффективным и рентабельным. В ходе своего исследования они изучали, как физические и химические свойства катализатора влияют на эффективность классической методики производства этих наноструктур – метода химического осаждения из газовой фазы (CVD).

В ходе CVD нанотрубки образуются, когда на поверхность катализатора – наночастиц железа – осаждаются пары углерода или угарный газ. Наночастицы катализатора образуются внутри реактора в результате разложения молекул ферроцена – соединения железа и ароматических углеводородов. Как именно происходит этот процесс, ученые точно не знали из-за того, что наблюдать за процессом формирования нанотрубок очень сложно.

Красников и его коллеги повысили эффективность синтеза этих наночастиц. Для того они проследили, как техника введения паров ферроцена внутрь реактора, где растут нанотрубки, влияет на процесс образования наночастиц катализатора и работу всей системы их синтеза в целом.

«При изготовлении нанотрубок методом CVD, как правило, не уделяют должного внимания эффективности использования катализатора. Мы же считаем, что решение этой задачи открывает широкие перспективы для создания улучшенных технологий», – считает Красников.

Опыты показали, что если правильно подобрать скорость, с которой смесь из ферроцена и угарного газа вводится внутрь установки, где при этом поддерживалась определенная концентрация углекислого газа, КПД реактора можно повысить почти в девять раз. При этом свойства нанотрубок не ухудшаются, а их физические характеристики не меняются.

Ученые надеются, что это усовершенствование, а также дальнейшая оптимизация процесса производства однослойных нанотрубок помогут этому материалу стать более доступным для промышленников и потребителей, что расширит их практическое применение уже в ближайшие годы.

itar-tass.ru

Click to comment

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

20 + тринадцать =

More in Новости

To Top