Gibrid materiallarga ega bo'lgan yangi uglerodli nanotube tuzilmalari ularning ajoyib xususiyatlarini o'zgartiradi

Uglerodga asoslangan nanomateriallar, masalan, uglerod nanotubalari (CNT), fullerenlar va grafenlar o'zlarining noyob jismoniy xususiyatlari tufayli qiziqish uyg'otmoqda. Yangi tadqiqot gibrid nanostrukturalarning potentsialini o'rganadi va muhim termal va mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan yangi gözenekli grafen CNT gibrid tuzilishini taqdim etadi.

Ushbu tadqiqot yangi grafen CNT heterostrukturalarining muhim xususiyatlarini CNT va grafenning ichki geometrik tartibini, shuningdek, turli plomba moddalarini biroz o'zgartirish orqali qanday o'zgartirish mumkinligini ko'rsatadi.

Grafen CNT gibrid tuzilmalarida issiqlik o'tkazuvchanligi va mexanik kuchini aniq nazorat qilish qobiliyati uni turli xil ilovalar uchun, ayniqsa og'irlik va kuch muhim bo'lgan ilg'or aerokosmik ishlab chiqarishda potentsial mos nomzodga aylantiradi.

Uglerod nanostrukturalari: uglerod nanotubalari, grafen, fullerenlar

Uglerod nanostrukturalari va ko'plab uglerod nanostrukturalarining aralashmalari yaqinda ko'plab sezgirlik, fotovoltaik, antibakterial, energiyani saqlash, yoqilg'i xujayrasi va atrof-muhitni yaxshilash uchun potentsial nomzodlar sifatida tekshirildi.

O'rganilgan eng mashhur uglerodga asoslangan nanostrukturalar CNTs, grafen va fullerenlardir. O'zining juda kichik o'lchamlari tufayli bu tuzilmalar o'ziga xos termal, mexanik, elektron va biologik xususiyatlarga ega.

Sub-nanometr diapazonida o'lchangan tuzilmalar kvant fizikasining maxsus qonunlariga muvofiq ishlaydi, shuning uchun ular kvant tunnellari, kvant superpozitsiyasi va kvant chalkashliklari kabi intuitiv bo'lmagan hodisalardan foydalanish uchun ishlatilishi mumkin.

Uglerod nanotubalari ugleroddan yasalgan quvurlar bo'lib, diametri bir necha nanometrga teng. Uglerod nanotubalari ajoyib elektr o'tkazuvchanligini ko'rsatadi va ba'zilari yarim o'tkazgichlardir.

O'zining nanostrukturasi va uglerod atomlari o'rtasida hosil bo'lgan kovalent bog'larning mustahkamligi tufayli uglerod nanotubkalari ham yuqori kuchlanish va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.

Uglerod nanotubalari elektronika, optika va kompozitlar uchun potentsial qimmatli materiallar bo'lib, kelgusi bir necha yil ichida ular uglerod tolalarini almashtirishi mumkin. Nanotexnologiya va materialshunoslik ham o'z tadqiqotlarida uglerod nanotubalaridan foydalanmoqda.

Grafen - olti burchakli ikki o'lchovli panjara tuzilishida joylashgan uglerod atomlarining bir qatlami ko'rinishidagi uglerod izomeri. 2004 yilda Buyuk Britaniyaning Manchester universiteti olimlari Endryu Geym va Konstantin Novoselovlar tomonidan 2010 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan bir qator kashshof tajribalarida grafenning birinchi izolyatsiyasi kuzatildi.

O'shandan beri o'tgan o'n yilliklar ichida grafen elektronika, sezish va boshqa ilg'or texnologiyalarda keng va xilma-xil ilovalar uchun juda yuqori kuchlanish kuchi, shaffofligi va elektr o'tkazuvchanligiga ega foydali nanomaterialga aylandi.

llerene - bir muncha vaqt ma'lum bo'lgan yana bir uglerod izomeri. Uning molekulasi yopiq yoki qisman yopiq bo'lishi mumkin bo'lgan to'rda bitta va qo'sh bog'lar bilan bog'langan uglerod atomlaridan iborat. Mesh besh, olti yoki etti atomli halqaga birlashtirilgan.

Fulleren molekulalari ichi bo'sh sharlar, ellipsoidal, quvurli yoki boshqa ko'plab shakl va o'lchamlarda bo'lishi mumkin. Grafenni fullerenlar oilasining ekstremal a'zosi deb hisoblash mumkin, garchi u o'zining moddiy sinfining a'zosi hisoblanadi.

Gibrid nanostrukturalar

Ushbu uglerod nanostrukturalarini alohida tushunish va tavsiflash uchun sarflangan keng ko'lamli tadqiqotlardan tashqari, olimlar ikki yoki undan ortiq nanostrukturali elementlarni bitta materialga birlashtirgan gibrid nanostrukturalarning xususiyatlarini ham o'rganmoqdalar.

Masalan,ko'piklarsendvich konstruksiyalarni loyihalash, biomoslashuvchan dizaynlar va yuqori quvvatli, past vaznli tuzilmalarni loyihalash kabi amaliy ilovalar uchun mos keladigan sozlanishi xususiyatlarga ega.

Uglerod asosidagi nanoko'piklar tibbiyotda suyak shikastlanishini tekshirish va suyak to'qimasini almashtirish uchun asos sifatida ham qo'llanilgan.

Uglerodga asoslangan chuqurchalar tuzilmalari kimyoviy bug 'cho'kishi (CVD) va eritma bilan ishlov berish orqali ishlab chiqariladi. Spark plazma sinterlash (SPS) usullari, shuningdek, biologik va tibbiy ilovalar uchun grafendan foydalanish uchun amalga oshirildi.

Shuning uchun olimlar uch o'lchamli uglerod ko'pikli tuzilmalarni barqaror qilish yo'llarini izlashdi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ushbu materialni keng ko'lamli ilovalar uchun etarlicha barqaror qilish uchun har xil turdagi tuzilmalar (uglerod nanotubalari, fullerenlar va grafen) o'rtasida barqaror aloqalar o'rnatilishi kerak.

Gibrid nanostrukturalar bo'yicha yangi tadqiqotlar

Turkiyaning Istanbul texnika universiteti mexanik muhandislari tomonidan olib borilgan yangi tadqiqot kimyoviy bog‘lanish natijasida hosil bo‘lgan gibrid nanostrukturaning yangi turini taqdim etadi.

G'ovakli grafenli CNT tuzilmalari grafenni nanoribbonlarda CNT atrofida tashkil qilish orqali amalga oshiriladi. Uglerod nanotubalari atrofidagi grafen nanoribbon qatlamlarining turli geometrik joylashuvi (kvadrat, olti burchakli va olmos naqshlari) materialda turli jismoniy xususiyatlarning kuzatilishiga olib keladi va bu geometrik tartibga solish yangi tuzilmalarni nozik sozlash uchun ishlatilishi mumkinligini ko'rsatadi.

Tadqiqotchilar, masalan, fullerenlar bilan o'rnatilgan tuzilmalar kuchlanish kuchini yo'qotmasdan, sezilarli siqilish barqarorligi va mustahkamligini ko'rsatdi. Uglerod nanostrukturalarining geometrik joylashuvi ham ularning issiqlik xossalariga sezilarli ta’sir ko‘rsatdi.

Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, bu yangi gibrid nanostrukturalar, ayniqsa, aviatsiya sanoati uchun muhim afzalliklarni taqdim etadi. Ushbu gibrid tuzilmalarga ega nanostrukturalar vodorodni saqlash va nanoelektronika uchun ham ishlatilishi mumkin.