الرئيسية » الموسوعة الكيميائية » أنابيب الكربون النانوية (النانونية)

أنابيب الكربون النانوية (النانونية)

أنابيب الكربون النانوية (النانونية)
في السابق و لفترة ليسب ببعيدة كان العلماء لا يعرفون الكثير عن أنابيب الكربون النانوية (النانونية) أو CNTs لفترة قصيرة ، لكنهم بالتأكيد يعرفون أنها أنابيب مجوفة خفيفة الوزن للغاية تتكون من ذرات الكربون. و يمكن تشبيه أنابيب الكربون النانوية (النانونية) بأنها ورقة من الجرافيت يتم تدحرجها في أسطوانة ، مع شبكة لاتينية سداسية مميزة تشكل الورقة. فأنابيب الكربون النانوية (النانونية) صغيرة للغاية و قطر الأنبوب الكربوني النانوي الواحدة يساوي واحد نانومتر و الذي يعادل قطره واحد إلى عشرة آلاف (1/10000) من قطر شعر الإنسان ، كما يمكن إنتاج أنابيب الكربون النانوية (النانونية) بأطوال مختلفة.
يتم تصنيف أنابيب الكربون النانوية (النانونية) وفقًا لتركيباتها: الأنابيب النانوية أحادية الجدار (SWNTs) وأنابيب الأنابيب النانوية مزدوجة الجدار (DWNTs) والأنابيب النانوية متعددة الجدران (MWNTs). و بالطبع فإن الهياكل أو التراكيب المختلفة لها خصائص فردية تجعل الأنابيب النانوية مناسبة للتطبيقات المختلفة.
ونظرًا لخواصها الميكانيكية والكهربائية والحرارية الفريدة ، توفر أنابيب الكربون النانوية (النانونية) فرصًا مثيرة للبحث العلمي والتطبيقات الصناعية والتجارية، كما أن هناك الكثير من إمكانات أنابيب الكربون النانوية (النانونية) في صناعة المركبات المختلفة.

كيف يتم تصنيع أنابيب الكربون النانوية (النانونية)؟
تشكل نيران الشمعة أنابيب الكربون النانوية بشكل طبيعي ، و من أجل استخدام أنابيب الكربون النانوية في البحث وتطوير السلع المصنعة ، طور العلماء أساليب إنتاج أكثر موثوقية. و في حين أن هناك العديد من طرق الإنتاج المستخدمة ، فإن الترسيب الكيميائي للبخار وتصريف القوس والتذرية الليزرية هي الطرق الثلاثة الأكثر شيوعًا لإنتاج أنابيب الكربون النانوية (النانونية).
ففي عملية الترسيب الكيميائي للبخار ، يتم زراعة الأنابيب النانوية الكربونية من بذور الجسيمات النانوية المعدنية والتي يتم رشها على طبقة أساسية وتسخينها إلى 700 درجة سيليزية. اثنين من الغازات التي يتم اقحامها في العملية تبدأ في تكوين الأنابيب النانوية. (بسبب التفاعل بين المعادن والدوائر الكهربائية ، يستخدم أكسيد الزركونيوم في بعض الأحيان بدلاً من المعدن لبذور الجسيمات النانوية.) و تعتبر طريقة الترسيب الكيميائي للبخار هي الطريقة الأكثر شعبية للإنتاج التجاري.
كانت طريقة التفريغ القوسي هي الطريقة الأولى المستخدمة في تصنيع أنابيب الكربون النانوية (النانونية)، حيث يتم تبخير اثنين من قضبان الكربون الموضوعة من طرف إلى طرف لتشكيل أنابيب الكربون النانوية (النانونية). في حين أن هذه طريقة بسيطة ألا أنه يجب فصل أنابيب الكربون النانوية (النانونية) عن البخار والسخام.
أما طريقة التذرية الليزرية فإنها تجمع الليزر النبضي وغاز خامل عند درجات حرارة عالية ، حيث يعمل الليزر النبضي بتبخير الجرافيت و يتم تشكيل أنابيب الكربون النانوية (النانونية) من الأبخرة. كما هو الحال مع طريقة تصريف القوس ، يجب تنقية أنابيب الكربون النانوية (النانونية).

مزايا أنابيب الكربون النانوية (النانونية)
تحتوي الأنابيب النانوية الكربونية على عدد من الخصائص القيمة والفريدة ، بما في ذلك:
– الموصلية الحرارية والكهربائية العالية
– الخواص البصرية
– المرونة
– الصلابة العالية
– قوة الشد العالية (أقوى 100 مرة من الفولاذ لكل وحدة وزن)
– الوزن الخفيف
– مدى واسع للتوصيل الكهربائي
– امكانية تشكيلها مع احتفاظها بجميع خصائصها المذكورة أعلاه
و عند تطبيقها أو أستخدام أنابيب الكربون النانوية (النانونية) على المنتجات ، توفر هذه الخصائص مزايا هائلة. على سبيل المثال ، عند استخدامها في البوليمرات ، يمكن للأنابيب الكربونية النانوية تحسين الخصائص الكهربائية والحرارية والكهربائية للمنتجات.

التطبيقات والاستخدامات
اليوم ، تجد أنابيب الكربون النانوية (النانونية) التطبيق في العديد من المنتجات المختلفة ، ويواصل الباحثون استكشاف التطبيقات الجديدة الإبداعية.و تشمل التطبيقات الحالية :
– مكونات الدراجات
– توربينات الرياح
– يعرض لوحة مسطحة
– مسح المجاهر التحقيق
– أجهزة الاستشعار
– الدهانات البحرية
– المعدات الرياضية ، مثل الزلاجات ، مضارب البيسبول ، عصي الهوكي ، سهام الرماية ، ألواح التزلج على الأمواج
– الدوائر الكهربائية
– بطاريات ذات عمر أطول
– إلكترونيات
وقد تشمل الاستخدامات المستقبلية لأنابيب الكربون النانوية ما يلي:
– الملابس (مقاومة للطعن ومقاوم للرصاص)
– مواد أشباه الموصلات
– المركبات الفضائية
– مصاعد الفضاء
– الألواح الشمسية
– معالجة السرطان
– الشاشات التي تعمل باللمس
– تخزين الطاقة
– البصريات
– الرادار
– الوقود الحيوي
– شاشات الكريستال السائل
– أنابيب الاختبارالدون مجهرية
بينما تحد تكاليف الإنتاج المرتفعة حاليًا من بعض التطبيقات التجارية ، فإن إمكانات طرق الإنتاج والتطبيقات الجديدة مشجعة. كما أن حاليا يتوسع فهم أنابيب الكربون النانوية ، وكذلك استخداماتها. و بسبب مزيجها الفريد من الخصائص المهمة ، فإن أنابيب الكربون النانوية لديها القدرة على إحداث ثورة ليس فقط في الحياة اليومية ولكن أيضًا في الاستكشاف العلمي والرعاية الصحية.

المخاطر الصحية المحتملة لأنابيب الكربون النانوية
إن أنابيب الكربون النانوية (النانونية) هي مادة جديدة للغاية مع القليل من التاريخ على المدى الطويل. و على الرغم من أن أحدا لم يصاب بالمرض نتيجة للأنابيب النانوية ، إلا أن العلماء يبشرون بحذر عند التعامل مع جزيئات النانو. فالبشر لديهم خلايا يمكنها التعامل مع الجزيئات السامة والغريبة مثل جزيئات الدخان. ومع ذلك ، إذا كانت جسيمات أجنبية معينة إما كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا ، فقد لا يتمكن الجسم من التقاط هذه الجسيمات ومعالجتها ، كما هو الحال مع الأسبستوس.و مع ذلك إن المخاطر الصحية المحتملة ليست سبباً للقلق ، ومع ذلك ، يجب على الأشخاص الذين يتعاملون مع الأنابيب النانوية الكربونية والعمل معها اتخاذ الاحتياطات اللازمة لتجنب التعرض للمخاطر الصحة التي قد تنتج عنها.

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

مبلمرات غير متجانسة Heteropolymer

و هو مبلمر ينتج عن اتحاد مونوميرين مختلفين أو أكثر في نفس سلسلة المبلمر . …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.