Вуглецева нанотрубка. З чого складається і для чого призначена?
Вуглецева нанотрубка. З чого складається і для чого призначена?
Сучасними хіміками і фізиками отримано і вивчено до початку 21 століття велика кількість хімічних елементів. Властивості деяких з них були відомі кілька тисяч років, деякі були відкриті в минулому - позаминулому столітті і досконально вивчені в цьому столітті. А історія відкриття деяких елементів не закінчена дотепер.
Одним з таких елементів є вуглець. Вперше людиною був отриманий вуглець разом з відкриттям вогню, при горінні якого утворювався вугілля та сажа, а сталося це понад 100 тисяч років тому. Весь подальший час людина використовував вуглець в побуті, але статус нового хімічного елемента вуглець отримав тільки в 1791 році завдяки англійському хіміку Теннанту. Найбільш поширеною формою вуглецю є графіт широко застосовуваний у промисловості в якості електродів металургії та хімії, з нього також виготовляють графітові тиглі для плавки металів
Але історія відкриття вуглецю на цьому не закінчена, оскільки вуглець володіє великою кількістю аллотропних модифікацій, які відкривають досі, а багато хто, можливо, ще не відкриті.
Однією з таких аллотропних форм є вуглецева нанотрубка. Відкрита порівняно недавно в 1991р японським ученим Сумио Иидзимой, вона до цих пір є об'єктом пильного вивчення наукового світу, завдяки безлічі перспективних властивостей.
Що ж являє собою вуглецева нанотрубка?
Вуглецева нанотрубка складається з більше мільйона атомів вуглецю, з'єднаних в шестигранники, подібно шару графіту і згорнутих в трубку. Довжина такої нанотрубки від одного до декількох десятків нанометрів, а товщина в 50-100 тисяч разів менше людського волоса. Нанотрубка має щільність в шість разів менше сталі, а міцність у 50-100 разів вище, ніж у сталі такого ж розміру. Наприклад нитка з нанотрубок діаметром 1мм могла б витримати навантаження до 20 тонн!!! Благодаря этому свойству углеродная нанотрубка всерьез рассматривается учеными как перспективный материал для создания космического лифта, идея которого была предложена еще К. Циалковским в 1895 г., но тогда еще не существовало материала пригодного для строительства такого лифта, т.к. самым прочным на тот момент материалом была сталь. При изготовлении такого лифта из стали, трос лифта оборвался бы под тяжестью собственного веса уже на высоте 50 км, а нанотрос составленный из одиночных нанотрубок протянутый от Земли до Луны в смотанном виде поместится на катушке по размерам сравнимой с маковым зерном. Кроме того углеродный нанотрубки являются сверхпроводниками, дающими невообразимые возможности в микроэлектронике.
Кроме того, ученые предполагают применять углеродные нанотрубки в качестве:
1. Сверхпрочных нитей, которые прочнее современного высокопрочного углеродного волокна
2. Транзисторов, нанопроводов способных передавать электричество с минимальными потерями
3. Топливных элементов большого ресурса
4. Элементов соединения нейронно-электронных сетей
5. Капсул и нанопипеток для перемещения активных веществ, металлов и газов
и прочего, чего потребует современная наука и техника.
Углерод наряду с кремнием можно назвать элементом двадцать первого века, но в двадцать втором веке, область использования кремния скорее всего снизится, за счет более широкого использования новых аллотропных модификаций углерода.
