Uhlíková nanotrubice
Author
Albert FloresTypy uhlíkových nanotrubic - schémata Uhlíkové nanotrubice ( zkratka CNTs) jsou podlouhlé útvary, jejichž stěny jsou tvořeny atomy uhlíku (podobné kulovitým fullerenům) o průměru 1 až 100 nanometrů a o délce do 100 µm. Mohou být jedno- či vícestěnné a vyznačují se vysokou pevností a výbornou elektrickou vodivostí. Výroba uhlíkových nanotrubic je významným výsledkem výzkumu v oblasti nanotechnologií.
Vlastnosti a použití
Disperze mikročástic, nanovláken a nanotrubic v omezeném objemu látky +morejpg|náhled|250px'>Nanotrubice - mikrosnímek Když jsou vloženy do matrice materiálu, dobře rozptýlené nanotrubičky vytvářejí 3D zesílenou a vodivou síť, přičemž výrazně sníží dopad na originální barvu a další klíčové vlastnosti materiálu. Díky svým malým rozměrům, nanotrubice mají velmi velký specifický povrch (Plocha povrchu pevné látky, vztažená na jednotku hmotnosti (obvykle m2 g−1).
Uhlíkové nanotrubice se využívají např. v elektrotechnice. +more Mohou sloužit jako výborné elektrické vodiče, neboť se v nich mohou elektrony pohybovat téměř volně, odpor nanotrubic je velmi malý a téměř nezávisí na její délce.
Druhy nanotrubic
Jednostěnné uhlíkové nanotrubky (SWCNT) * Dvoustěnný uhlíkové nanotrubky (DWCNT) * Vícestěnné uhlíkové nanotrubky (MWCNT) * Nekarbonové nanotrubky
Pokusy s použitím nanotrubic k výrobě textilních vláken
V roce 1985 byly při pokusech vaporizace grafitu s pomocí laseru s vysokou energií nalezeny tzv. buckminsterské fulereny (C60). +more V roce 1991 objevili japonští vědci, že tyto molekuly mají válcový tvar a že uhlíkové nanotrubice mohou dosáhnout pevnosti kolem 1 TPa (200 x vyšší než molekuly oceli ve stejné velikosti). Syntéza nanotrubic se dá provádět několika metodami:
S cílem zvýšení pevnosti textilních vláken byly prováděny pokusy s kompozity z různých polymerů s příměsí uhlíkových nanotrubic. Výsledky pokusů s polyamidem, polypropylenem, UHMWPE a dalšími zůstaly však daleko za teoretickými předpoklady. Metoda Výtěžek Výhody Nevýhody Obloukový výboj 30-90 % jednoduchý, nenákladný proces,
vysoký výtěžek, vysoká čirost,
průměr trubic = 1-20 nm krátké trubice s náhodnými délkami,
dávkovaný proces Laserové vypařování 70 % vysoká čirost, dobrá regulace
stejnoměrnosti průměru vysoké náklady na zařízení,
dávkovaný proces Nános chemickým
vypařováním 95 % vysoká čirost, dlouhé trubice,
nepřetržitý proces, průměr t. = 0,8-2 nm mnoho závad
ve výsledných trubicích Solární pec 60 % průměr trubic = 1,2-1,6 nm velmi pomalý proces,
náhodné délky trubic
V roce 2013 bylo v Číně z uhlíkových nanotrubic získaných (pravděpodobně) pyrolýzou celulózy při teplotách 1500 až 2200 °C laboratorně vyrobeno textilní vlákno o délce 550 mm s tažnou pevností 120 GPa. Filamenty z uhlíkových nanotrubic zpracovaných gelovým zvlákňováním byly pokusně vyrobeny s průměrem 46 nm. +more Maximální tažná pevnost dosáhla cca 270 MPa s modulem do 10 GPa.
Zdravotní rizika
Američtí vědci prokázali mnohé toxické a rakovinotvorné zplodiny z výroby uhlíkových nanotrubic, například 15 aromatických uhlovodíků jako benzo(a)pyren nebo benzen, ale i další látky jako 1,3-butadien.
V květnu 2008 zveřejnil britsko-americký výzkumný tým studii, podle které uhlíkové nanotrubice v dutině břišní pokusných zvířat způsobují podobné patologické změny jako např. vlákna azbestu. +more Švédský výzkum zase ukázal, že u myší způsobuje vdechování jednostěnných uhlíkových nanotrubic plicní zánět a fibrózu. Zjištěny byly i genotoxické účinky uhlíkových nanotrubic. Některé jiné studie však strach z použití uhlíkových trubic zmírňují. Podle IARC nebyla provedena žádná epidemiologická studie na CNT. Pokud jde o karcinogenitu u experimentálních zvířat, byly informace pro MWCNT-7 dostatečné, ale pro dva typy MWCNT s rozměry podobnými MWCNT-7 byly informace nedostatečné. Rovněž byly nedostatečné informace i pro SWCNT. MWCNT-7 byla klasifikována jako možná karcinogenní látka pro člověka (skupina 2B). SWCNT a MWCNT, s výjimkou MWCNT-7, byly kategorizovány jako neklasifikovatelné, pokud jde o jejich karcinogenitu pro lidskou populaci(skupina 3) .
Ekologická rizika
Uhlíkové nanotrubice jsou v životním prostředí biologicky dostupné pro živé organismy, mají schopnost dlouhodobě přetrvávat v prostředí a hromadit se v potravních řetězcích.
Odkazy
Reference
Literatura
Miroslav Šuta: Uhlíkové nanotrubice a jejich rizika, EKO - ekologie a společnost, 5-6/2009
Související články
Externí odkazy
[url=http://www. nanohedron. +morecom]Nanohedron. com[/url] image gallery with carbon nanotubes * [url=http://www. newscientisttech. com/channel/tech/nanotechnology]New Scientist Special Report[/url]: a collection of nanotechnology articles, most on nanotubes * [url=https://web. archive. org/web/20090218004131/http://www. nanomagazine. co. uk/readArticle. php. id=7]Applications and Markets of Carbon Nanotubes[/url]: from issue 6 of Nano Magazine which focused solely on Carbon Nanotubes * [url=https://web. archive. org/web/20091002154711/http://www. hse. gov. uk/pubns/web38. pdf]Risk management of carbon nanotubes[/url], Health and Safety Executive.
Kategorie:Nanotechnologie Kategorie:Sloučeniny uhlíku Kategorie:Supravodiče