Углеродные нанотрубки: их свойства и применение

 Журнал «Компьютерра» 2007 № 35 (703) 25 сентября 2007 года

Как миллионы нанотрубок с нужными свойствами поместить в определенные места чипа, надежно прикрепить к другим компонентам схемы и проконтролировать их качество? А ведь одна-единственная ошибка, как правило, ведет к выбраковке всего устройства. В лабораториях давно пытаются отработать самые разные технологии от выращивания нанотрубок сразу в нужном месте чипа до осаждения их из раствора. Но пока ни одна из методик не достигла нужных кондиций. В новом методе сначала с помощью обычной фотолитографии на кремниевой пластине получают массив из высоких тонких столбиков. Затем между кончиками кремниевых столбиков выращивают туго натянутые углеродные нанотрубки. Свойства каждой такой нанотрубки можно тут же проконтролировать с помощью техники рамановской спектроскопии. После этого матрицу с трубками припечатывают к поверхности схемы, причем это можно сделать и до и после того, как остальные компоненты уже находятся на своих местах. В экспериментах ученые продемонстрировали работоспособность нового способа. Высота кремниевых столбиков достигала 20 мкм, диаметр 4 мкм, а расстояние между ними 25 мкм

 Применение углеродных нанотрубок в энергетике

Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения / П.Н. Дьячков. – М.: Бином, 2006. - 293 с. Спектр углеродной плоскости в первой зоне Бриллюэна . – Режим доступа: Дираковские точки в спектре графитовой плоскости, продолженом периодически за пределы первой зоны Бриллюэна . – Режим доступа: свободный. Экситон . – Режим доступа: свободный. Биэкситон . – Режим доступа: свободный Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры: новые материалы XXI века / П. Харрис. – СПб.: Техносфера, 2003. - 336 с. Нанотрубки бьют рекорд сверхпроводимости . – Режим доступа: свободный. Преобразователи энергии . – Режим доступа: свободный. Нанотехнологии и наноматериалы для атомной энергетики . – Режим доступа: свободный. Водородная энергетика . – Режим доступа: свободный. Внешний вид солнечных батарей на основе сенсибилизированных красок . – Режим доступа: orcuil.wordpress.com, свободный. Углеродные нанотрубки заменят платину в солнечных батареях . – Режим доступа: свободный. Ученые создали солнечные батареи на базе графена . – Режим доступа: свободный. Нанотехнологи увидели в крыле бабочки прототип солнечной батареи . – Режим доступа: свободный.

 Журнал «Компьютерра» 2008 № 22 (738) 10.06.2008

Пока новый диод не бьет никаких рекордов, но уже первые эксперименты обещают его высокую эффективность, малое энергопотребление и на порядок более низкий порог лазерной генерации. Сейчас ученые сосредоточились над повышением рабочей температуры диода до комнатной. Это должно окончательно развеять все сомнения в перспективности использования поляритонов. ГА Опасные нанотехнологии Ученые из Центра воспалительных процессов Университета Эдинбурга бьют тревогу. Они выяснили, что углеродные нанотрубки являются таким же канцерогенным веществом, как и асбест. Попадая в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, они приводят к образованию гранулем, которые могут стать причиной рака мезотелия, покрывающего плевру легкого. Биологи под руководством Кена Доналдсона (Ken Donaldson) провели эксперимент с лабораторными мышами и обнаружили, что опасными являются нанотрубки, длина которых превышает 20 мкм. Как и при воздействии асбеста, первые симптомы заболевания могут обнаружиться только спустя несколько десятков лет. А поскольку, благодаря своим уникальным свойствам, нанотрубки обещают найти применение в самых разных областях, ученые призывают не теряя времени навести порядок в сфере нанотехнологий

 Магнитные наносистемы

СодержаниеВведение 1. Предмет, цели и основные направления в нанотехнологии 2. Сканирующая туннельная микроскопия 3. Наноматериалы 3.1 Фуллерены 3.2 Фуллериты 3.3 Углеродные нанотрубки 3.4 Сверхпрочные материалы 3.5 Высокопроводящие материалы 4. Нанокластеры 4.1 Формирование нанокластерной системы оксидов железа. Термодинамическая модель зарождения и роста кластеров 4.2 Магнитные свойства наносистемы оксидов железа 5. Наноустройства 5.1 Молекулярные шестерни и насосы 5.2 Алмазная память для компьютеров 5.3 Ассемблеры и дизассемблеры 5.4 Медицинский наноробот Заключение Список использованной литературы Введение Развитие цивилизации неразрывно связано с совершенствованием технологий получения и использования материалов. На этом пути было несколько качественных скачков: бронза, сталь, полимеры, композиты. Сегодня наступил следующий этап в области материаловедения, обусловленный накоплением знаний об определяющем влиянии наноструктуры на свойства материалов. Перед материаловедением наносистем стоит целый комплекс научно-технических проблем, решение которых должно быть направлено не только на изучение масштабного фактора (уменьшение величины частиц, элементов или структур), но и на исследование принципиально новых явлений, присущих наномасштабу.

 Журнал «Компьютерра» 2006 № 35 (655) 26 сентября 2006 года

Пока ученые изготовили только простейший прототип экрана из десяти пикселов диаметром по 80 мкм. И управляющее пиксельной мускулатурой напряжение неприемлемо велико аж несколько киловольт (недавно его удалось снизить до трехсот вольт). Так что пока новая революционная технология станет доступной, пройдет еще не один год, и сама конструкция перестраиваемых пикселов вполне может измениться. Авторы называют срок около восьми лет, и это, пожалуй, весьма оптимистичная оценка. ГА Машины на кончике иглы Еще одно неожиданное применение углеродным нанотрубкам нашла объединенная команда исследователей из нескольких европейских университетов. Им удалось изготовить в пять раз более скользкий материал, нежели тефлон. Перед учеными стояла задача максимально уменьшить трение, которое часто мешает работать и обычным машинам, но становится настоящим бедствием, если механизмы имеют микроскопические размеры. Ведь действующие в них силы уменьшаются пропорционально размерам, а силы трения, возникающие из-за сцепления молекул трущихся поверхностей, остаются на прежнем уровне

 Углеродные нанотрубки

Результаты этих исследований указывают на связь между величиной поверхностного натяжения материала и возможностью его капиллярного втягивания внутрь углеродной нанотрубки. Некоторые из этих результатов представлены в обобщенном виде в табл. 1. Как видно, капиллярные свойства нанотрубок проявляются только в отношении материалов, обладающих достаточно низким (менее 200 мН м-1) значением поверхностного натяжения в сжиженном состоянии. Вещество Поверхностное Капиллярность натяжение, мН м-1 43 да S 61 да Cs 67 да Rb 77 да 80 да Se 97 да Оксиды свинца (PbO ~ 132) да Оксиды висмута ( ~ 200) да e 190 да Pb 470 нет Hg 490 нет Ga 710 нет нет Таблица 1. Смачивающие свойства нанотрубок (температура близка к точке плавления) Анализируя результаты экспериментов, посвященных исследованию капиллярных явлений в нанотрубках, следует обратить внимание на роль кислорода, присутствие которого зачастую определяет эти результаты. Так, эксперименты по заполнению нанотрубок висмутом и свинцом, выполненные в вакууме, закончились неудачей, в то время как аналогичные эксперименты проведенные в присутствие атмосферного воздуха, привели к появлению капиллярного эффекта.

 Производство пластических масс

При повышении температуры и давления часть связующего десорбируется с поверхности наполнителя, благодаря чему материал можно формовать в изделия сложных форм с хрупкими армирующими элементами. Мелкие частицы наполнителя в зависимости от их природы до различных пределов повышают модуль упругости изделия, его твёрдость, прочность, придают ему фрикционные, антифрикционные, теплоизоляционные, теплопроводящие или электропроводящие свойства. Для получения П. м. низкой плотности применяют наполнители в виде полых частиц. Такие материалы (иногда называемые синтактическими пенами), кроме того, обладают хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами. Применение в качестве наполнителей природных и синтетических органических волокон, а также неорганических волокон (стеклянных, кварцевых, углеродных, борных, асбестовых), хотя и ограничивает выбор методов формования и затрудняет изготовление изделий сложной конфигурации, но резко повышает прочность материала. Упрочняющая роль волокон в волокнитах, материалах, наполненных химическими волокнами (т. н. органоволокнитах), карбоволокнитах (см. Углеродопласты)и стекловолокнитах проявляется уже при длине волокна 2-4 мм.

 Элементы электроники на углеродных нанотрубках

Полученные устройства исследовались методом электролюминисценции, который выявил пик их излучения в инфракрасной области спектра (600-700 нм). Заключение В настоящее время углеродные нанотрубки привлекают к себе много внимания благодаря возможности изготовления на их основе устройств нанометровых размеров. Несмотря на многочисленные исследования в этой области, вопрос о массовом производстве таких устройств остается открытым, что связано с невозможностью точного контроля получения НТ с заданными параметрами и свойствами. Однако в ближайшем будущем следует ожидать бурного развития в этой области из-за возможности производства микропроцессоров и чипов на основе нанотранзисторов и, как следствие, инвестирования в эту область корпорациями, специализирующимся на компьютерной технике. Литература: 1. Углеродные нанотрубки. Материалы для компьютеров XXI века, П.Н. Дьячков // Природа № 11, 2000 г. 2. Carbo a o ube arrays o silico subs ra es a d heir possible applica io , Shousha Fa e al. // Physica E 8 (2000) 179-183 3.

 Бренд-менеджмент в инновационных отраслях экономики

Термин «нанотехнологии» ( a o ech ology) ввел в научный оборот Норио Тонигучи ( orio a iguchi) в 1974 г. В мировой практике различают два понятия: нанонаука ( a oscie ce) и нанотехнология ( a o ech ology). В законодательстве и нормативных документах России термин «нанотехнологии» объединяет понятия «нанонаука», «нанотехнология» и иногда даже «наноиндустрия» (направления бизнеса и производства, где используются нанотехнологии) . Слово «нано» греческого происхождения - от a os (карлик). Общепринятое понятие нанотехнологий подразумевает получение материалов с контролируемыми размерами частиц от 1 до 100 нм (при этом проявляются совершенно новые свойства материалов, например, углеродные нанотрубки могут быть в 100 раз прочнее и в шесть раз легче стали). По мнению ряда зарубежных экспертов, в производстве продукции с контролируемыми размерами частиц более 100 нм (например, микроэлектромеханических систем) применяются скорее микротехнологии. Подобное разделение важно именно с практической точки зрения, т.к. нанотехнологии (в отличие от микротехнологий) связаны с особыми свойствами материалов.

 Разработка блока управления электромеханическим замком

Материалы конструкций должны обладать следующими свойствами: - иметь малую стоимость; - легко обрабатываться; - быть легким; - обладать достаточной прочностью и легкостью; - внешний вид материала кожуха, лицевой и задней панелей должен отвечать требованиям ТЗ; - сохранять свои физико-химические свойства. Применение унифицированных материалов конструкций, ограничения номенклатуры применяемой детали позволяет уменьшить себестоимость разрабатываемого изделия, улучшить производственную и эксплуатационную технологичность. Сохранение физико-химических свойств материалов в процессе их эксплуатации достигается выбором для них необходимых покрытий. При выборе покрытий для материалов конструкций необходимо руководствоваться рекомендациями и требованиями изложенными в ГОСТ9.30384 и ОСТ4ГО.014.000. Изготовление деталей конструкции типовыми технологическими операциями также позволяет снизить затраты при серийном выпуске изделия в промышленности. При изготовлении РЭА наиболее широкое применение нашли следующие технологические операции: - штамповка; - точечная электросварка; - и другие. Для разрабатываемого прибора, учитывая программу выпуска целесообразно применение деталей, изготовленных штамповкой.

 Элементы электроники на углеродных нанотрубках

Введение Углеродные нанотрубки (НТ) - своеобразные цилиндрические молекулы диаметром примерно от половины нанометра и длиной до нескольких микрометров. Эти полимерные системы впервые обнаружили менее 10 лет назад как побочные продукты синтеза фуллерена С60. Тем не менее уже сейчас на основе углеродных нанотрубок создаются электронные устройства нанометрового (молекулярного) размера. Ожидается, что в обозримом будущем они заменят элементы аналогичного назначения в электронных схемах различных приборов, в том числе современных компьютеров. В результате будет достигнут теоретический предел плотности записи информации (порядка одного бита на молекулу) и вычислительные машины обретут практически неограниченную память и быстродействие, лимитируемое только временем прохождения сигнала через прибор. Существует 2 основных типа нанотрубок: одностенные нанотрубки ОСНТ (si gle-walled a o ubes — SW ), у которых одна оболочка из атомов углерода, и многостенные МСНТ (mul i-walled a o ubes — MW ), которые состоят из множества сгруппированных углеродных трубок.

 Свойства, применение и получение полиметилметакрилата

Доклад по химии на тему: «Свойства, применение, получение полиметилметакрилата». Выполнил: Елизарьев Леонид Школа № 43, 11 класс «Б». Полиметилметакрилат. Формула пластмассы: ( CH2 C COOCH3) CH3 История: С древнейших времён человеку было известно стекло - твёрдый прозрачный термостойкий материал. К сожалению, оно очень хрупкое – все хорошо знают, как легко бьётся стеклянная посуда. И только в 20 веке развитие химии полимеров позволило получить пластмассу, по свойствам похожую на неорганическое стекло, - полиметилметакрилат (ПММА).Внешний вид: Относительно твёрдый, прозрачный материал.Получение: Это высокомолекулярное соединение образуется в результате радикальной полимеризации мономера – метилового эфира метакриловой кислоты. Формула получения: H2C= C COOCH3 ( CH2 C COOCH3) CH3 CH3В макромолекулах ПММА к атому углерода присоединено два заместителя – полярная сложноэфирная и метильная группы. Силы притяжения между молекулами полимера чрезвычайно велики, и потому ПММА – один из самых жёстких пластиков: его можно пилить и обрабатывать на токарном станке.Физические свойства: Этот бесцветный прозрачный полимер при температуре более 110 оС размягчается и переходит в вязкотекучее состояние.

 Информационные технологии в туризме Калининградской области

Информацию, необходимую туристу на этапе до принятия решения, можно разделить на статическую и динамическую. Статическая информация, это: — общая информация о предполагаемом районе пребывания, т.е. география, история, транспорт и т.д.; — общие предложения от турагентов, туроператоров и т.д. Динамическая информация, это: — новости (в стране, регионе, городе); наличие мест; политическая ситуация и т.д.; — специальные предложения («горящие путевки»); — «каскадные предложения»; — детальная информация индивидуального свойства. Применение электронных сетей может приблизить потребителя к предложению, обеспечивая быстрый дешевый, организованный, двусторонний, прямой и независимый информационный канал. Рассмотренные выше примеры демонстрируют возможности международной сети Интернет при планировании путешествия. В настоящее время большая часть туристской информации, поставляемой в электронные сети, является статической. По этой причине, туристские компании, использующие Интернет в своем бизнесе, пока не могут извлечь прибыль из существующих преимуществ электронных сетей.

 Экономико-математическое моделирование процесса принятия решения в менеджменте

Физическая модель представляет то, что исследуется с помощью увеличенного или уменьшенного описания объекта или системы. Аналоговая модель представляет собой исследуемый объект аналогом, который ведет себя как реальный объект, но не выглядит как таковой. Математические модели характеризуют реальную систему символическими уравнениями или неравенствами. Универсальность математического языка делает математические модели наиболее удобным инструментом изучения объекта, его основных свойств. Применение математических методов для подготовки решений имеет несколько этапов. Сначала определяется круг проблем, подлежащих решению, причем должна быть четко сформулирована цель решения. Затем разбивается на составные части - постоянные и переменные величины. Далее требуется формализовать задачу и построить модель, которая выражает качественное содержание явлений через количественные характеристики. Построение целевой функции (критерий оптимальности) и ограничения представляют две составные части так называемых оптимальных моделей. Целевая функция строится таким образом, чтобы наилучшей с точки зрения выбранного критерия ситуации соответствовала наибольшее ( в задачах максимизации) либо наименьшее ( в задачах минимизации) значение этой функции.

 Нанотехнологии, наноматериалы, наноустройства

Если учесть, что расстояние между молекулами составляет около 10 нанометров, то плотность памяти в такой системе может быть порядка 10 гигабайт на квадратный сантиметр. Наноустройства Нанотрубки могут составлять основу новых конструкций плоских акустических систем и плоских дисплеев, то есть привычных макроскопических приборов. Из наноматериалов могут быть созданы определенные наноустройства, например нано-двигатели, наноманипуляторы, молекулярные насосы, высокоплотная память, элементы механизмов нанороботов. Кратко остановимся на моделях некоторых наноустройств. Молекулярные шестерни и насосы . Модели наноустройств предложены К.Е. Drexler и R. Merkle из IMM (I s i u e for Molecular Ma ufac uri g, Palo Al o) . Валами шестеренок в коробке передач являются углеродные нанотрубки, а зубцами служат молекулы бензола. Характерные частоты вращения шестеренок составляют несколько десятков гигагерц. Устройства "работают" либо в глубоком вакууме, либо в инертной среде при комнатной температуре. Инертные газы используются для "охлаждения" устройства. Алмазная память для компьютеров.

 Экзамен по химии за 11 класс

Защита металлов от коррозии. 3. 3 а д а ч а. Расчет объема одного из реагирующих или образующихся веществ по данным об исходных веществах, одно из которых дано в избытке. Билет № 28 1. Виды синтетических каучуков, их получение, свойства и применение. 2. Общая характеристика металлов главной подгруппы третьей группы, строение их атомов. Алюминий, природные соединения алюминия, его химические свойства. Применение алюминия и его сплавов в современной технике. 3. Опыт. Реакции, подтверждающие общие закономерности протекания химических процессов. Билет № 29 1. Синтетические волокна, их строение, свойства, практическое использование на примере лавсана и капрона. 2. Железо — представитель металлов побочных подгрупп. Особенности строения атома, физические и химические свойства. 3. .Задача. Расчет количества вещества продуктов реакции по данным об исходных веществах, одно из которых дано в избытке. Билет № 30 1. Состав нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), строение нуклеотидов. Принцип комплектарности в построении двойной спирали ДНК. Роль нуклеиновых кислот в жизнедеятельности организмов. 2. Окислительные свойства солей хрома и марганца, имеющих высшие степени окисления. 3. Задача. Вычисление по уравнениям реакций между веществами, одно из которых дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества. Список литературы

 Экзамен по химии (11 класс)

Пример: В трёх пронумерованных пробирках выданы уксусная кислота, глицерин, фенол. Определите с помощью качественных реакций каждое из предложенных веществ. БИЛЕТ № 5. 1. Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация неорганических и органических кислот, щелочей, солей. Степень диссоциации. 2. Арены (ароматические углеводороды), их общая формула. Бензол, его электронное строение, структурная формула, свойства, применение. 3. Задача. Вычисление объёма газа, необходимого для реакции с определённым объёмом другого газа. Пример: Какой объём кислорода потребуется для сжигания 2,24 л водорода? БИЛЕТ № 6. 1. Основные положения теории химического строения органических веществ А.М. Бутлерова. Химическое строение как порядок соединения и взаимного влияния атомов в молекулах. Основные направления развития этой теории. 2. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие и условия его смещения (изменение концентрации реагентов, температуры, давления). 3. Опыт. Проведение реакций, подтверждающих характерные химические свойства неорганических кислот.

 О мониторинге учебного процесса в вузе

Традиционные формы организации занятий предопределяют установившийся стандартный перечень контролируемых элементов процесса обучения. 1. Лекционные занятия: знание основных понятий, их свойств, применение как внутри изучаемой дисциплины, так и в других областях науки и практики. 2. Семинарские и практические занятия: умение решать задачи различного типа, в том числе и практического содержания; систематизировать и обобщать факты, делать выводы на основании анализа и моделирования ситуаций и явлений. 3. Самостоятельная внеаудиторная работа: умение работать с учебной и научной литературой, приобретение навыков самообучения, наличие исследовательских умений и навыков. Контроль за усвоением лекционного материала, как правило, частично осуществляется на практических и семинарских занятиях. Здесь он проводится с диагностической целью в форме небольших самостоятельных работ (10-15 минут), фронтального опроса, организации дискуссии по обсуждению какого-либо вопроса, коллоквиума. Основной объем изучаемого содержания выносится на итоговый контроль. Практические и семинарские занятия позволяют включить студента в многообразные виды деятельности не только на самом занятии, но и при подготовке к нему.