دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه. 1
نانوتیوپهای کربن و روشهای تولید آنها 1
تاریخچه. 1
انواع کربن و ساختارهای آن. 5
ساختار مولکولی نانوتیوپ های کربن. 12
ساختار هندسی لوله های نانویی کربن. 15
مکانیزم رشد نانوتیوپ های کربن. 19
روشهای ساخت فلورن. 21
روش های ساخت نانوتیوپ های کربن. 22
خالص سازی
مقدمه
عصر حاضر را شاید بتوان عصر کربن نام نهاد زیرا این ماده کاربرد وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده است .
در این بین نانوتیوپ های کربن و فلورن ها توجه دانشمندان را بیشتر از دیگر شکلهای کربن به خود جلب کرده اند . اگرچه مدت زمان زیادی از کشف نانوتیوپ های کربن و فلورن نمی گذرد ولی تحقیقات وسیعی در زمینه شناسایی ، ساخت و بکارگیری آنها در صنایع مختلف انجام شده و پیشرفتهای زیادی نیز در این رابطه صورت گرفته است.
در این بخش ابتدا به تاریخچه کشف انواع مختلف کربن می پردازیم ، سپس انواع نانوتیوپ های کربن را مورد ارزیابی قرار می دهیم .
تاریخچه
تا سال 1910 تنها 4 نوع کربن شناخته شده بود : گرافیت ، الماس ، لانسدیلایت و کربن بدون شکل یا آمورف . 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 اتمهای 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 اسکپروسکوپی نمونه های بخار کربن به نتایج جالبی دست یافتند . در اینجا بود که فلورن ها کشف شدند و با پدیداری آنها در فاز گازی نیز به صورت علمی اثبات شد .
س از آن در سال 1991 کشف نانوتیوپ های کربن به وسیله یک متخصص ژاپین میکروسکوپهای الکترونی به نام سومیوایجیا در حالی که مشغول مطالعه نشت 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 آزمایشگاه آقای ایجیما نشان دادند که چگونه می توان نانوتیوپ های کربن را به وسیله تغییر در شرایط تبخیر قوس الکتریکی به صورت انبوه تولید نمود . این امر باعث گسترش امکان مطالعه خواص فیزیکی و شیمیایی نانو تیوپیهای کربن در آزمایشگاهها در سراسر جهان گشت .
سپس نانو تیوپهای کربن تک دیواره ای به طور همزمان ولی جداگانه توسط گروه ایجیما در شرکت NEC و شرکت دونالد بثون در مرکز تحقیقات آلمادن متعلق به شرکت IBM واقع در کالیفرنیا کشف شدند .
طول نانولوله های کربنی در حدود 100 میکرومتر تا چندین میکرومتر است و قطر نانولوله های کربنی هم در حدود 1 تا 50 نانومتر است . نانولوله های کربنی در صفحه های گرافیتی هستند که به دور خود پیچیده شده و به صورت لوله در آمده اند . که سطح استوانه شامل شش ضلعی های منظم با اتمهای کربن در رئوس آنها است . دو سر لوله به کل مک های به شکل نیم فلورن منتهی می شود . پس مولکولهای فلورن حالت حدی یک نانولوله کربنی هستند . که دو کلاهک مستقیماً به یکدیگر متصل شده اند .
نانولوله های کربنی ساختاری شبیه به یک بعدی دارند . به واسطه اینکه طول آنها در مقابل قطر آنها بزرگتر است . نانولوله های کربنی هم دارای خواص مولکولی و هم جامد هستند . در میان ساختارهای نانولوله های کربنی کشف شده . دو ساختار از همه بیشتر مورد توجه قرار گرفته است . این دو ساختار شامل نانولوله های کربنی تک دیواره که در سال 1991 کشف شدند و نانولوله های کربنی چند دیواره که در سال 1993 کشف شدند .
انواع کربن و ساختارهای آن
در الماس هر اتم کربن با چهار اتم دیگر در یک شبکه فضایی قرار گرفته که این امر خود دلیل استحکام بالای الماس می باشد . گرافیت ماده ای است که از شبکه های شش ضلعی کربن تشکیل شده است . و همانطور که در شکل پایین ملاحظه می شود این ساختار لایه لایه ای بوده و در آن لایه های مختلف می توانند بر روی یکدیگر بلغزند . هر اتم کربن در واقع در یک لایه با سه اتم کربن دیگر پیوند دارد . این پیوندها حتی از پیوند موجود در الماس نیز قوی تر می باشند . با توجه به ساختار اتمی کربن ، یک پیوند دیگر نیز باید وجود داشته باشد که این پیوند در خارج از صفحه قرار دارد . ولی ثبت به پیوندی که در داخل صفحه وجود دارد از استحکام کمتری برخوردار می باشد . به همین دلیل صفحه های گرافیت می توانند بر روی یکدیگر بلغزند و به گرافیت نقش روغنی بودن را می دهند که در نتیجه از آن به صورت یک ماده برای روغنکاری استفاده می شود . بعلاوه این نوع پیوند باعث خواهد شد تا گرافیت به شکل یک ماده ناهمسانگرد باشد . در حالی که الماس به صورت یک ماده همسانگرد عمل می نماید.
