Введение. Воронежский государственный университетМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Воронежский государственный университет Физический факультет Кафедра физики полупроводников и микроэлектроники Изучение углеродных нанотрубок методом сканирующей электронной микроскопии
Учебно-методическое пособие Составители: К.ф.-м.н, доцент кафедры физики полупроводников и микроэлектроники Соколов Юрий Витальевич К.х.н., доцент кафедры физики полупроводников и микроэлектроники Битюцкая Лариса Александровна Воронеж 2010 Лабораторный практикум Введение Нанотрубки – полые цилиндрические структуры углерода, состоящие из шестиугольных фрагментов. Нанотрубки были открыты Иджимой в 1991 году на углеродном депозите. Он наблюдал с помощью электронного микроскопа тонкие нити диаметром порядка нескольких нанометров и длиной до нескольких микрон. Диаметр нанотрубок 1-100нм, длина до нескольких микрон. Впоследствии было обнаружено, что нанотрубки бывают однослойные и многослойные, с открытыми и закрытыми концами. Нанотрубки содержащую сажу получают методом электродугового распыления анода в атмосфере гелия или аргона (она осаждается на катоде и стенках рабочей камеры) и пиролитическим разложением углеродсодержащих газов в присутствии катализатора (NiMg). Далее проводят очистку нанотрубок от аморфного углерода и частиц катализатора в азотной кислоте. Для этого нанотрубки содержащую сажу помещают в 6% азотную кислоту на 0.5 часа. Затем проводят отмывку в дистиллированной воде до нейтрального рН и высушивают полученный материал в вакуумной печи чтобы предотвратить его окисление. Этот метод основан на том, что аморфный углерод и частицы катализатора окисляются в азотной кислоте быстрее, чем нанотрубки. По структуре различают кресельные, зигзагообразные и хиральные нанотрубки. Нанотрубки могут обладать металлическим или полупроводниковым типом проводимости в зависимости от их структуры. Они могут также менять тип проводимости при деформации. Нанотрубки обладают экстремально высокими упругими свойствами. Модуль упругости нанотрубок 1ТПа (в 5 раз выше, чем для стали), сопротивление на разрыв 60ГПа (в 10 раз выше, чем для стали). Благодаря своим высоким прочностным характеристикам углеродные нанотрубки могут найти применение для создания композиционных материалов нового поколения. При легировании резины нанотрубками ее прочность возрастает в 1.5 раза, при этом наблюдается уменьшение коэффициента трения. При добавлении 0.1-0.01масс.% углеродных нанотрубок в бетон и пенобетон их прочность возрастает в 2 и 10 раз, соответственно. <kfujlfhz своим полупроводниковым свойствам углеродные нанотрубки могут найти применение в наноэлектронике в качестве активных элементов (транзисторов) и пассивных элементов (резисторов, электропроводящей разводки).
|
