آشنایی با نانو لوله های کربن و انواع و خواص آنها و بررسی ارتعاشات در نانولوله هاى كربنی

آشنایی با نانو لوله های کربن و انواع و خواص آنها و بررسی ارتعاشات در نانولوله هاى كربنی|30019592|raj|bf|آر اِی|
در این مطلب از سایت شما فایل با عنوان آشنایی با نانو لوله های کربن و انواع و خواص آنها و بررسی ارتعاشات در نانولوله هاى كربنی را مشاهده می نمایید.

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 33

نانو لوله های کربن

مقدمه :

عصر حاضررا شاید بتوان عصر کربن نام نهاد زیرا این ماده کاربرد وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده است. دراین بین، نانولوله های کربن و فلورن ها ، توجه دانشمندان را بیتشر از دیگر شکهای کربن به خود جلب کرده اند. اگرچه مدت زیادی از کشف نانولوله های کربن و فلورن نمی گذرد ولی تحقیقات وسیعی در زمینه شناسایی ، ساخت و بکارگیری آنها در صنایع مختلف انجام شده و پیشرفت های زیادی نیز در این رابطه صورت گرفته است .

تاریخچه:

تا سال 1980 تنها چهار نوع کربن شناخته شده بود: گرافیت، الماس ، لانسدیلایت و کربن شکل یا آمورف . درشکل های زیر ساختار کریستالی سه نوع اول نشان داده شده است.

لانسدیلایت الماس گرافیت

کشف فلورن ها نیز مانند بسیاری دیگر از اکتشافات به صورت اتفاقی رخ داده است. در حالی که قبل از کشف فلورن ها توافق کلی بر روی ناپایداری اتم های کربن وجود داشت دانشمندان روسی با استفاده از محاسبات نشان داده بودند که مولکول فلورن در حالت گازی می تواند پایدار باشد. در سال 1985 کروتو و اسمالی در حین اسپکتروسکوپی نمونه های بخار کربن به نتایج جالبی دست یافتند. در اینجا بود که فلورن ها کشف شدند و پایداری آنها در فاز گازی نیز به صورت عملی اثبات گشت.

البته شواهدی نیز وجود دارد که برای اولین بار در دهه 70 فیبرهای کربن با ابعاد نانومتری توسط میرینوبو اندو به عنوان بخشی از پروژه دکترای وی در دانشگاه اورلان واقع در فرانسه ساخته شده است. وی فیبرهایی به قطر 7 نانومتر را با استفاده از تکنیک رشد بخار تهیه نمود اما بدلیل ناشناخته بودن، این فیبرها به عنوان نانولوله شناخته نشدند و به صورت سیستماتیک نیز مورد مطالعه قرار نگرفتند.

پس از آن در سال 1991 کشف نانولوله های کربن بوسیله یک متخصص ژاپنی میکروسکوپ های الکترونی ، به نام سومیوایجیما در حالی که مشغول مطالعه نشست مواد بر روی کاتد به هنگام ساخت فلورن ها به روش تبخیر با قوس الکتریکی بود، صورت گرفت. کمی بعد توماس ابزن و پیولیکل آجین از آزمایشکاه آقای ایجیما نشان دادند که چگونه می توان نانولوله های کربن را بوسیله تغییر در شرایط تبخیر قوس الکتریکی به صورت انبوه تولید نمود . این امر باعث گسترش امکان مطالعه خواص فیزیکی و شیمیایی نانو لوله های کربن در آزمایشگاه ها در سراسر جهان گشت.

سپس در سال 1993 نانو لوله های کربن تک دیواره ای بطور همزمان ولی جداگانه توسط گروه ایجیما درشرکت NEC و گروه دونالد بثون در مرکز آلمادن متعلق به شرکت IBM واقع د رکالیفرنیا ، کشف شدند که پیشرفت بسیار بزرگی در ساخت نانولوله های کربن بوجود آوردند. در حالی که نانو لوله های چند دیواره دارای قطری به اندازه چند ده نانو متر بودند نانو لوله های تک دیواره تنها قطری برابر با یک تا دو نانومتر داشتند. در روشهای متداول تولید نانو لوله های کربن ، تنها نانو لوله های چند لایه تشکیل می شوند . برای تولید نانو لوله های کربن تک دیواره ، از افزودن فلزاتی مانند کبالت به الکترود گرافیتی استفاده می شوند.

ساخت نانو لوله ها ی تک دیواره امکان آزمایش برخی از تئوری های موجود را فراهم می آورد. روش دیگری برای ساخت نانو لوله های کربن تک دیواره در سال 1996 توسط اسمالی و همکارانش ارائه گردید. این روش شامل تبخیر بوسیله لیزر بود. دراین روش تمایل بیشتری برای تولید نانو لوله های منظم به صورت گروهی وجود دارد. البته نانو لوله های کربن تولید شده در این روش نیز اغلب دارای قطری مشابه هستند.

گروه دیگری از نانو لوله های ، شیپوره های نانو می باشند که در سال 1994 توسط پیتر هریس و ادمن سانگ کشف شدند. این نانو لوله ها دارای ساختاری مشابه نانو لوله های با سرپوش، داشته ولی در اصل شامل نانو لوله های تک دیواره ای بوده که به شکل مخروط می باشند. بعدها گروه ایجیما نشان دادند که این مواد را با استفاده از لیزر نیز می توان تولید نمود. این گروه از مواد دارای خواص جذب و کاتالیزری بالایی می باشند وبه عنوان بخشی از پیلهای سوختی جدید به کار می روند. در شکل زیر نمونه ای از پیلهای سوختی ساخته شده با نانو لوله ها و در شکل بعد نمونه ای از شیپورهای نانو ، نشان داده شده است.