Получающееся при этом зерно изображения будет очень малым: порядка микрона.

Рис.2.

  IV.  Медицина

Углеродные нанотрубки нашли также своё применение в борьбе за здоровье человека: китайские ученые использовали нанотрубки для очистки питьевой воды от свинца.

Основываясь на свойстве углеродных нанотрубок, согласно которому, можно заполнять нанотрубки различными веществами, возможно их использование в медицине. В «запаянном» виде активные атомы или молекулы можно безопасно транспортировать. Попав в место назначения, нанотрубки раскрываются с одного конца (а операции «запаивания» и «распаивания» концов нанотрубок уже вполне под силу современной технологии) и выпускают свое содержимое в строго определенных дозах. Так, больному вводят в кровь заранее приготовленные нанотрубки с очень активными ферментами, эти нанотрубки собираются в определенном месте организма некими микроскопическими механизмами и «вскрываются» в определенный момент времени. Современная технология уже практически готова к реализации такой схемы.

Существует ещё одно применение нанотрубок в медицине. Международная группа ученых показала, что нанотрубки можно использовать для создания искусственных мускулов, которые при одинаковом объеме могут быть втрое сильнее биологических, не боятся высоких температур, вакуума и многих химических реагентов.

Рис.1. Мышца на нанотрубках

В 1999 году исследовательская группа во главе с Рэем Баухманом выступила с докладом о применении нанотрубок для создания искусственных мышц, опубликованном в журнале "Сайенс" .Углеродные нанотрубки можно получать в виде листочков нанобумаги, в которых трубки перепутаны, переплетены друг с другом. Такую нанобумагу можно брать в руки, разрезать на полосы. Первые эксперименты были на удивление просты.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Исследователи приклеили две полоски нанобумаги к противоположным сторонам липкой ленты, присоединили к концам электроды и опустили в солевой раствор, обеспечивающий электропроводность. При включении электрической батареи, дающей напряжение в несколько вольт, обе полоски нанобумаги слегка удлинились, но связанная с отрицательным полюсом батареи удлинилась больше, и они изогнулись. Искусственный мускул (актюатор) действовал. Конечно, такое устройство слишком примитивно, чтобы уже сегодня использовать его вместо бицепсов и трицепсов. Но уже ясно, что эта конструкция гораздо более перспективна, чем любая другая. Вместо солевого раствора предполагается применять проводящий полимер, создав легкий и прочный композитный материал.

Уже показано, что искусственные мускулы будут по меньшей мере втрое "сильнее" обычных, то есть смогут выдерживать гораздо большие нагрузки при тех же размерах. А используемые для их работы напряжение и сила тока невелики.

Искусственные мускулы со временем можно будет использовать для протезирования органов и отдельных мышц (сердечной). На их основе легко удастся сконструировать "руки" и "пальцы" роботов, работающих в космическом холоде или в 1000-градусную жару, в вакууме и в среде агрессивных газов.

  V.  Военная промышленность

Совершенно случайно учёными было найдено другое необычное применение нанотрубок. Во время изучения нанотрубки, при попытке сфотографировать её с помощью обычного фотоаппарата со вспышкой, блок нанотрубок при свете вспышки издал громкий хлопок и, ярко вспыхнув, взорвался. Следовательно, возможно использование их в качестве детонаторов для подрыва боезарядов.

Высказывается предположение, что черные углеродные нанотрубки взрываются при свете вспышки, поскольку поглощают свет чрезвычайно эффективно. Световая энергия превращается в тепловую, которая не может быстро диссипироваться вдоль сборки нанотрубок. Но взрываются только одностеночные нанотрубки. Первоначальный хлопок происходит вследствие нагрева кислорода внутри нанотрубок и между ними, что приводит к возникновению ударной волны. Как только температура углерода в стенках трубок достигает 600-700o C, он мгновенно сгорает.

Проблемы

Одна из самых важных проблем, встающих перед учёными - уменьшить расходы, связанные с реализацией идей по применению нанотрубок и увеличить их производство. Так компания Carbon Nanotechnologies (CNI) планирует довести производство одностенных углеродных нанотрубок до 45 кг в смену. Кроме того, CNI приступит к строительству полномасштабного коммерческого производства и в 2005 году будет выпускать 454 кг нанотрубок в смену. Сейчас компания может изготовить всего 0,5-1 кг материала в день, а обычно производит примерно килограмм в неделю.

Виды углеродной нанотрубки

ü  Кольцевая углеродная нанотрубка

ü  Ветвящаяся углеродная нанотрубка

ü  Фрагменты углеродной нанотрубки

Токовое изображение нанотрубки на поверхности графита

Заключение

Открытие углеродных нанотрубок относится к наиболее значительным достижениям современной науки. Эта форма углерода по своей структуре занимает промежуточное положение между графитом и фуллереном. Однако многие свойства углеродных нанотрубок не имеют ничего общего ни с графитом, ни с фуллереном. Это позволяет рассматривать и исследовать нанотрубки как самостоятельный материал, обладающий уникальными физико-химическими характеристиками.

Исследования углеродных нанотрубок представляют значительный фундаментальный и прикладной интерес. Фундаментальный интерес к этому объекту обусловлен, в первую очередь, его необычной структурой и широким диапазоном изменения физико-химических свойств в зависимости от хиральности.

К проблеме исследования фундаментальных свойств углеродных нанотрубок вплотную примыкает проблема прикладного использования. Решение этой проблемы, в свою очередь, от создания способов дешевого получения углеродных нанотрубок в больших количествах. Эта проблема пока исключает возможность крупномасштабного применения этого материала. Тем не менее такие свойства нанотрубок, как сверхминиатюрные размеры, хорошая электропроводность, высокие эмиссионные характеристики, высокая химическая стабильность при существующей пористости и способность присоединять к себе различные химические радикалы, позволяют надеяться на эффективное применение нанотрубок в таких областях, как измерительная техника, электроника и наноэлектроника, химическая технология и др. В случае успешного решения этих задач мы станем свидетелями еще одного примере эффективного влияния фундаментальных исследований на научно технический прогресс.

Библиографический список:

    Электросопротивление единичных углеродных трубок // Природа. 1997. № 1. С.107—108 Транзистор на основе углеродной нанотрубки // Природа. 1999. № 2. С.104—105 Углеродные нанотрубки. Материалы для компьютеров XXI века. // Природа. 2000. №11 Дьячков нанотрубки: строение, свойства, применения. — М.: Бином, 2006. — 293 с. - Углеродные нанотрубки - Фуллерены, углеродные нанотрубки и нанокластеры. Родословная форм и идей Углеродные нанотрубки, А. В. Елецкий, УФН, сентябрь 1997г, т. 167, № 9, ст. 954 Углеродные нанотрубки, А. В. Елецкий, УФН, сентябрь 1997 г., т. 167, № 9, ст. 955 УФН, Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства, А. В. Елецкий, апрель 2002 г., т. 172, № 4, ст. 401

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4