מבוא לננו-פחמן

במשך תקופה ארוכה אנשים יודעים רק שיש שלושה אלוטרופי פחמן: יהלום, גרפיט ופחמן אמורפי. עם זאת, בשלושת העשורים האחרונים, החל ממלוא האפס המימדי, צינורות הפחמן החד-ממדיות ועד לגרפן הדו-ממדי, התגלה ללא הרף, חומרי ננו חדשים מפחמן ממשיכים למשוך את תשומת לב העולם. ניתן לסווג חומרים ננומטיים מפחמן לשלוש קטגוריות על פי מידת האילוץ בקנה מידה ננו במידותיהם המרחביות: ננו-פחמן ממדי אפס, חד-ממדי ודו-ממדי.
חומרי ננו 0 ממדים מתייחסים לחומרים שנמצאים בסולם הננומטר במרחב תלת מימדי, כגון חלקיקי ננו, אשכולות אטומיים ונקודות קוונטיות. הם מורכבים בדרך כלל ממספר קטן של אטומים ומולקולות. ישנם חומרי ננו-פחמן אפס-ממדיים, כגון פחמן שחור, ננו-יהלום, ננו-פולרן C60, חלקיקי ננו-מתכת מצופים פחמן.

Carbon nanomaterial

ברגע שה- C60התגלה, כימאים החלו לבדוק את האפשרות ליישם אותם בזרז. נכון להיום, פולרנים ונגזרותיהם בתחום החומרים הקטליטיים כוללים בעיקר את שלושת ההיבטים הבאים:

(1) מלאים באופן ישיר כזרז;

(2) פולרנים ונגזרותיהם כזרז הומוגני;

(3) יישום של פולרנים ונגזרותיהם בזרזים הטרוגניים.
חלקיקי ננו-מתכת מצופים בפחמן הם סוג חדש של מרוכבים אפס-ממדיים של ננו-פחמן-מתכת. בשל מגבלת מעטפת הפחמן והאפקט המגן, ניתן לחסום את חלקיקי המתכת במרחב קטן וחלקיקי המתכת המצופים בהם יכולים להתקיים באופן יציב בהשפעת הסביבה החיצונית. לסוג חדש זה של חומרי ננו-פחמן-מתכתיים אפס-ממדיים יש מאפיינים אופטו-אלקטרוניים ייחודיים ויש לו מגוון רחב מאוד של יישומים בחומרי הקלטה רפואיים, מגנטיים, חומרי מגן אלקטרומגנטיים, חומרי אלקטרודות סוללת ליתיום וחומרים קטליטיים.

חומרי ננו חד פעמיים של פחמן פירושם שאלקטרונים נעים בחופשיות רק בכיוון אחד שאינו ננומטרי והתנועה היא לינארית. נציגים אופייניים של חומרי פחמן חד ממדיים הם צינורות פחמן, סיבי פחמן וכדומה. ההבדל בין השניים יכול להתבסס על קוטר החומר להבחנה, יכול להתבסס גם על מידת הגרפיטיזציה של החומר שיוגדר. על פי קוטר החומר פירושו ש: הקוטר D מתחת ל 50 ננומטר, המבנה החלול הפנימי מכונה בדרך כלל צינורות פחמן, והקוטר בטווח של 50-200 ננומטר, בעיקר על ידי יריעת הגרפיט הרב שכבתית המסולסלת, עם אין מבנים חלולים ברורים המכונים לעתים קרובות סיבי פחמן.

על פי מידת הגרפיטיזציה של החומר, ההגדרה מתייחסת לגרפיטיזציה טובה יותר, כיוון ה גרָפִיט גיליון המכוון במקביל לציר הצינור נקרא צינורות פחמן, בעוד שדרגת הגרפיטיזציה נמוכה או ללא מבנה גרפיטיזציה, סידור יריעות הגרפיט אינו מאורגן, החומר עם מבנה חלול באמצע ואפילו צינורות פחמן מרובי קירותכולם מחולקים לסיבי פחמן. כמובן שההבחנה בין צינורות פחמן לסיבי פחמן אינה ברורה במסמכים שונים.

לדעתנו, ללא קשר למידת הגרפיטיזציה של ננו-פחמן, אנו מבחינים בין צינורות פחמן לבין סיבי פחמן על בסיס נוכחותם או היעדרם של מבנה חלול. כלומר, ננו-פחמן חד-ממדיים המגדירים מבנה חלול הם צינורות פחמן שאין להם מבנה חלול או שהמבנה החלול אינו מובן מאליו ננו-פחמן חד-ממדי של סיבי פחמן.
חומרי ננו דו-ממדיים של פחמן: גרפן הוא נציג של חומרי ננו דו-ממדיים של פחמן. חומרים פונקציונליים דו מימדיים המיוצגים על ידי גרפן היו חמים מאוד בשנים האחרונות. חומר כוכב זה מראה תכונות ייחודיות מדהימות במכניקה, חשמל, חום ומגנטיות. מבחינה מבנית, גרפן הוא היחידה הבסיסית המרכיבה חומרי פחמן אחרים: הוא מתעקם למולאריות אפס ממדיות, מתכרבל לצינורות פחמן חד ממדיות ונערם לגרפיט תלת מימדי.
לסיכום, חומרי ננו-פחמניים היו תמיד נושא חם במחקר הננו-מדע והטכנולוגיה והחלו להתקדם במחקר חשוב. בשל המבנה הייחודי שלהם ותכונותיהם הפיזיקליות והכימיות המעולות, נעשה שימוש נרחב בפחמי חומרים פחמניים בחומרי סוללות ליתיום-יון, חומרים אופטו-אלקטרוניים, מובילי זרז, חיישנים כימיים וביולוגיים, חומרי אחסון מימן וחומרי סופר-קבלים והיבטים אחרים המדאיגים.

סין הונגווו מיקרו-ננו טכנולוגיה ושות 'בע"מ - מבשר התיעוש של חומרי ננו-פחמן, היא היצרנית המקומית הראשונה של צינורות פחמן וחומרי ננו-פחמן אחרים לייצור תעשייתי וליישום האיכות המובילה בעולם, ייצור ננו- חומרי פחמן יוצאו לכל רחבי העולם, התגובה טובה. בהתבסס על אסטרטגיית הפיתוח הלאומית והניהול המודולרי, הונגוו ננו מקפידה על שוק, מונחה טכנולוגיה, כדי לענות על הדרישות הסבירות של הלקוחות כמשימה שלה, ולעשות מאמצים בלתי פוסקים כדי לשפר את כוחה של תעשיית הייצור בסין.

 


זמן פרסום: 13 ביולי 13-20