Uhlíková nanotrubice

Historie nanotrubic

Začátek vývoje nanotrubic není známý. Uhlík jako chemický prvek byl definován v 18. +more století, uhlíková vlákna (obsahující pravděpodobně tehdy neznámé nanotrubice) byla navrhována koncem 80. let 19. století k použití do Edisonovy lampy. O stavu dalšího vývoje byla poprvé informována širší veřejnost v roce 1952, když sovětští vědci Raduškjevič a Lukjanovič publikovali mikroskopické snímky "svých" dutých uhlíkových nanovláken (Ø 50 nm). 1991 definoval Japonec Iijima syntézu a mimořádné vlastnosti trubic a dal tím podnět k intenzivnímu výzkumu technologie jejich výroby. První gram komerčně vyrobené jednostěnné trubice z roku 1993 stál 2000 USD.

Ve 2. dekádě 21. +more století se platilo za jednostěnné trubice s čirostí nad 90 % cca 1000 USD/g. V roce 2022 se udával celosvětový výnos z prodeje uhlíkových nanotrubic částkou 2 miliardy USD, z toho 22 % za jednostěnné a 78 % za vícestěnné trubice. Výrobní kapacita se odhadovala na 500 ročních tun v Číně a v Japonsku, největší evropský výrobce firma OCSiAl (se sídlem v Lucembursku) plánovala 50 ročních tun.

Vlastnosti a použití

Disperze mikročástic, nanovláken a nanotrubic v omezeném objemu látky +morejpg|náhled|250px'>Nanotrubice - mikrosnímek.

Druhy nanotrubic

Jednostěnné uhlíkové nanotrubky (SWCNT) * Dvoustěnné uhlíkové nanotrubky (DWCNT) * Vícestěnné uhlíkové nanotrubky (MWCNT) * Nekarbonové nanotrubky

Vlastnosti

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). +more

Způsoby výroby

Hlavní sektory použití

Elektronika a polovodiče, akumulátory, kompozity pro mechanické konstrukce, astronautika a vojenství, chemické přípravky, zdravotnictví a lékárenství.

Pokusy s použitím nanotrubic k výrobě textilních vláken

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.

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.

V roce 2018 bylo použití nanotrubic pro textilie ve stádiu výzkumu. Výzkum se zaměřuje na úpravu textilií nanotrubicemi, která má přinést širokou škálu výrobků s různou elektrickou vodivostí a výrobu kompozitních materiálů pro technické i oděvní účely.

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

Vantablack

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