Сурет. Дайын

Кіріспе:

Өткен ғасырдың тоқсаныншы жылдары наномөлшерлі бөлшектерге деген сураныс күрт өсті. Ол ғылымда және техникада құрамына химияның, физиканың және биологияның бөлімдері кіретін жаңа пәнаралық аудандардың пайда болуына түрткі болды. Нанофизика, нанохимия, наноминералогия, нанотехнология және т.б. салалар пайда болды. Наномөлшер түсінігі өте ерте енгізілген, мысалы онымен коллойдты жүйелерді, гомогенді және гетерогенді катализді зерттеу кезінде қолданған. Сонымен қатар гельдер, зольдер және бәріне таныс саз бөлшектері де нанометрлі өлшемге ие. Тек зерттеу әдістеріндегі бірқатар дамулардың арқасында жаңа квантты-механикалық, есептегіш және т.б. есептеу әдістерінде бұл аудан дербес пәнге айналуда.

Құрылысты нанодеңгей – дисперсті жүйелердегі тек бір деңгейі ғана емес, сонымен қатар оның жаңа сапалы, жаңа қасиетті ерекше құрылысты ұйымдасқан затқа өтуі.

«Нано» ондық түбірінің өзі гректің «νανοσ» сөзінен аударғанда «қортық» яғни ненің болмасын миллиардтан бір бөлшегі дегенді білдіреді.

 

Анықтама үшін: 1м = 10²см = 10³мм = 10⁶мкм = 10⁹нм = 10¹⁰Ǻ

Өлшем бірліктердің ара қатынас кестесі.

м
см
мм
мкм
нм
Å.

 

Сонымен, нанодеңгейге жататын заттарды анықтау келесі шарттардан тұрады:

1. 100нм тең немесе кіші бір координата бойында болса да сызықты өлшемді дербес тұрақты фаза;

2. Заттың негізгі бөлігі объектінің беткі қабатында орналасады;

3. осы заттың бір қасиеті болса да бөлшектердің сызықты параметрінің өзгерісіне тәуелді.

Сондықтан, өлшем сол негізгі заттар мен өнімдердің барлық қасиеттерінің жиынтығын анықтайтын, тағы да бір параметріне айналады.

Наноөлшемді заттарды алудың екі жолы белгілі:

1-Синтез. Нақ нанодеңгейде заттардың конденсирленбеген күйден конденсирленген күйге өтуі жүреді және фундаментальді қабілеттілік – дискреттілік яғни жекелеу, салыстырмалы автономды ұйымдастыру, ішкі реттелгенфункционалдайтын жүйелер-индивидтер. Мұнда заттар құрылысының және құрылысты жүйелердің қайнар көзі, заттардың агрегациясының жекеленген физика-химиялық және құрылым түзілудің информациялық механизмі орналасқан.

2 – Ірі объектілердің ыдырауы: наноөлшемді кристаллиттерге дейін уақталу немесе наноөлшемді фазалар түзілгенше пластикалық деформацияның бірнеше рет қолданылуы. Соңғысы көбіне әр түрлі металдармен балқымалар үшін қолданылады. Заттардың нанокүйге ауысуы оның электрлік, магниттік, оптикалық, механикалық, термиялық, биологиялық және т.б. барлық қасиеттерінің өзгеруіне алып келеді. Бұл жаңа функционалды материалдар мен бірегей характеристикалы құрылғылар жасауға мүмкіншілік береді. Нанообъектілердің синтезін және қасиетін зерттеудің екі тәсілі бар: микроскопиялық және термодинамикалық. Микроскопиялық тәсілде санаулы атомды және молекулярлы деңгейге ие, атомдар мен молекулалардың нанокластерлерге және наноқұрылымға, сонымен қатар массивті деңгейлерге өтуі жіберілді. Егер массивті денелерге қатты заттардың барлық жақындаулары қолданылса, нанокластерлердің атомды-молекулярлық қасиеттерін зерттеу үшін квантты термодинамикалық тәсіл қолданылуы тиіс.

Сонымен, қазіргі кезде нанотехнология деп нені айтады.

Нанотехнология – нанообъекттер алу әдістерінің жиынтығы. Олардың құрамына берілген қасиетке ие ультродисперсті ұнтақтар (УДҰ), наноөлшемді (НӨ) және наноқұрылысты заттар, нанокомпозиттер сияқты жаңа материалдар алудың теориялық моделі мен методикасын құру кіреді. Соңғы нәтиже болып наноматериалдардың өнеркәсіп өндірісінің , сонымен қатар солардың негізіндегі әр түрлі өнімдерден технологиялық тізбек құру.

Соңғы бірнеше жылда конструкциондық және функционалды жүздеген наноқұрылымды өнімдер өндірудің ондаған әдістері жүзеге асырылған. Нанотехнологиялар биотехнологиямен қатар ХХI ғасырдағы ғылыми-техникалық революциясының негізі болып табылады.

Нанотехнологияның технологиялық тенденциясын зерттеуде халық-аралық Ортаның бағасы бойынша, ХХ ғасырдың тоқсаныншы жылдары туылғанәлемдегі барлық ғылыми-техникалық процестің деңгейін анықтайтын, қазіргі уақыттағы технологиялық бағыттардың негізгілерінің бірі болып табылады.

Нанотехнологиялық дамуының максимумы 2050 жылға жорамалданады және ол техникалық өзгерістердегі маңызды жинақ болады.

Осы заманғы нанотехнологияның негізгі салаларына мыналар жатады:

Наноматериалтану – наноматериалдардың алынуы, өңделуі, қасиеттерін және сипаттамасын зерттеу;

Наноэлектроника – электронды және оптоэлектронды құрылғы, ондағы активті элементтердің ролін нанометрлі масштаб компоненттеріндегі түйіндер атқарады;

Нанобиотехнология – берілген қаситеттегі (гендік инженерия) тірі материяның жаңа түрлерін және молекулалардың жеке түрлерін анықтайтын микроскопиялық датчиктер негізіндегі диагностикалық инструменттер жасау;

Нанофотоника – нанооптика технологиясын қолдану арқылы оптикалық коммуникациялық жоғары интегралданған компонентін жасау;

Нанотехнологиялар – табиғи заттарды нанодеңгейде зерттеу наноминералогия, наношикізат және оның жеке компоненттерін алу технологиясын өңдеу, пайдалы қазбалардың жаңа наноқұрылысты түрлерін табу және шығару.

Нанозаттардың қолданылу мысалдары.

Көрсетілген жағдайлар ғылыми-зерттеу және тәжірибе-конструкторлық жұмыстардың белгілі бір…  

1991 1993 1995 1997 1999 2001

Наноғылым және нанотехнологиялар бір-бірімен байланысты ғылымның үш бағытынан –физика, химия және биологиядан тұратын күрделі күрделі кешенді құрайды.

 

 

Нәтижесінде білімнің жаңа аудандары пайда болды: физика, химия және наножүйе биологиясы, нанотехнологиялар және сонымен байланысты наноқұрал жасау сияқты түрлі технологиялық процестердің математикалық моделдеуі қарқынды дамуда. Химиялық физика жеке дербес сала болып шықты. Фуллерендер және нанотүтіктер, металдардың алып нанокластерлері және солардың негізіндегі наноқұрылыстар және басқа да көптеген наноматериалдар сияқты жаңа заттар синтезделіп алынды.осының бәрі синтезделіп алынған заттардан ұқсасын табиғаттан іздеуге түрткі болды. Әр түрлі табиғи шикізат түрлерін зерттеу ғылымның жаңа бағытының – наноминералогияның пайда болуына алып келді.

Техникалық прогресс – тек алудағы прогреске ғана емес сонымен қатар нанообъектілерді зерттеудің арқасында мүмкін болды. Наномөлшерлі заттарды зерттеуге мүмкіншілік беретін туннельдік және жоғарышешілген сканирлеуші микроскопия, радиожиілікті, лазерлі оптикалық және мессбауэрлік спектроскопия және т.б. технологиялық процестердің термодинамикалық шартары өлшемдердің және өнімнің физика-химиялық сипаттамаларын математикалық моделдеу дамуда.

 

Кейбір көп таралған наноматериалдардың алыну және қолдану мысалдары төменде келтірілген.

1. Наноұнтақтар (НҰ) мөлшерлері 100 нм-ден аспайтын ең ұсақ түйіршікті жұқадисперсті түзілулерді құрайды. Олардың беткі қабатындағы және көлеміндегі атомдардың саны шамалас болып келгендіктен олар бірегей қасиетті. Рентген құрылысты, нейтронды және электронографиялық зерттеулермен ультродисперсті бөлшектердің атомаралық арақашықтығы массивті материалдармен салыстырғанда (шамамен 10%-дейін) аз екендігі орнатылды. Оларда дамитын лапластың сығылу қысымының мәні (10²-10⁴ МПа), тіпті кристал торының бүлінуіне,көлемінің 10% кішіруіне алып келеді. Көптеген ультродисперсті орталар, қасиеттері сондай қарапайым заттардан күрт өзге қасиеттермен сипатталынады.Материалдар синтезінің процесіне енгізілген ультродисперсті заттар жасалатын өнімдер сипаттамасына әсер етеді.

Мысалы, әр түрлі әдістермен алынатын түрлі химиялық қосылыстардың 20-дан аса ұнтақтарының түрлеріне жағымды әсері орнатылған, физика-химиялық қасиеттеріне және солардың қатысымен алынатын металл өнімдерінің эксплуатациялық сипаттамаларына; алмазды-графит наноұнтағының (АГ-НҰ) көміртегімен контактты тролейбусты ендірменің жұмыс істеу уақытын ұзарту; графиттің наноұнтағы көмегімен протекторлы резинаның қасиетін жоғарылату.

Көп уәдебергіш болып керамика өндірісіндегі ультрадисперсті ұнтақтың (УДҰ) қолданылуы табылады. УДҰ-ны аздап керамикалық таблеткаларға қосу (спекание) жану температурасын 200-250⁰С-ға төмендетеді, ол өндіру кезіндегі энергия шығынын және төмен температуралы құрылғыларды қолдану мүмкіншілігін азайтады. Көбінесе болжамалы және күтілген нәтижелерден басқа наножүйелерде күтпеген, жаңа эффектілер мен құбылыстар байқалады. Мысалы, берилидің ультродисперсті ұнтағы, рентген трубкаларының терезесін жасауға перспективті материал ретінде алынған, прапорционалды счетчиктердің шағылуы, электронды пушкалардың жартылай өткізгіш детеккорлары, лазерлі термоядерлік реактордың сутектік нысанасы үшін микросфералар мен микрокапсулалар жасауда тағыда бір қызығушылық тудырады.

2. Соңғы жылдары әр түрлі каталитикалық наножұйелердің гидрлеудің кері реакцияларындағы көміртек тасымалдағышында, тотығу реакцияларында, карбондауда және т.б. негізгі және қолданбалы аспектілері туралы кеңінен талқылануда. Мұндай катализаторлар дегидрлеу реакцияларында және циклондардың дегидрогенизациясында бензиндік ароматизациясында және мұнай өнімдерінің басқа фракцияларында активтігін көрсетеді.

Темір – мыс ультрадисперсті ұнтақтары негізінде іштен желу двигательдерінің моторлы майына тотықсыздандырғыш присадка жасалды . Ол автомобильдер,тракторлар мен корабльдер двигательдерінің жұмыс істеу мерзімін ұзарту үшін қолданылуы мүмкін.

3.Қазіргі заманғы микроэлектроникада магнитті жумсау жұқа пленкалы материалдардың практикалық қолданылуы артуда. 70-жылдр соңында магнитті индуциясы В_s=1,0 Т_л және магнитті өткізгіштігі µ=2·10³ (5 МГц) пермалогнді қабықшалар, кейінрек В_s=1,1 Т_л және µ=2·10³ (5 МГц) сендастонды қабықшалар қолданыла алады. Сөйтіп көңіл коэрцитивтігі салыстырмалы төмен Н_с<20 А/м және В_s=1,1 Т_л аморфты материалдарға ауды. Перспективті магнитті жұмсақ материалдар түрлерінің бірі темірқұрамды нанокисталды қабықшалар болып табылды. Нанокристалды ферромагнетиктер Fe- Si- Bтипіндгі темір негізіндегі аморфты магнитті балқымалардың ең жақсы қасиеттеріне, нақтырақ айтқанда нөлдік магнитострикциямен, төмен коэрцитивтікпен және жоғары магнитті өткізгіштікпен сипатталатын Со- Fe- Si- B типті Со құрамды балқымаларының артықшылығымен қанығудың жоғары магнитті индукциясына ие.

Наномөлшерлі магниттер магнитті тасымалдағыштардағы жазбалардың ерекше тығыздығын тудыруға мүмкіндігін береді. НМ қатарының түйір түзілу жылдамдығы аморфты матрицадағы кристалдардың өту жылдамдығынан жоғары болған жағдайда аморфты балқыманы бақылап кристалдау жолымен алынған аралық аморфты - кристалды құрылымға ие магнитті материалдардың жаңа класын бөліп көрсетуге болады. Олар «нанокристалды ферромагнетиктер» деп аталды.

4. Бүкіл әлемде, соның ішінде Қазақстанда да, резинотехникалық және шиналық өнеркәсіп қарқынды дамуда. Олар жоғары дисперсті толтырғыштарды қажет етеді. Шығарылатын толтырғыштар (эластомерлер) арасында кең таралғаны техникалық көміртек. Оған деген еліміздің бір жылдық қажеттігі 8000 тонна. Бірақ бұл көлемнің көп бөлігі шетелден импортталады.

5. Соңғы жылдары Қазақстанда ғалымдар металдар мен балқымаларда наноқұрылымдарды алу саласында бірқатар маңызды нәтижелерге қол жеткізді. Алынған өнімдер физика- химиялық беріктендіру кезінде экстремалды жағдайларда (аэрокосмостық материалдар, сейсмикалық құрылыс , транспорт, агрессивті орталаржәне т. б.) жұмыс істеу үшін қажет ерекше техникалық қасиеттерге ие болады.

6. Көмірграфитті материалдар өндірісі дамуының басталуын электр энергиясын алудың химиялық және электромагнитті тәсілдерінің ашылуымен байланыстырылады.

1972 жылы Вольт алғашқы гальваникалық батареяны (Вольт бағанасы) жасап, тоқты ығытыру үшін ағаш көмірдің қолданылуы мүмкіндігін көрсетті. Ол тәжірибе жүзінде 1830 жылы қолданылды. 1800 жылы Х.Дэви және 1802 жылы В.В.Петров А.Вольт батареясынан электр сіңіргіштігі бар ағаш көмірінен жасалған екі электрод арасындағы электр доғасын алды. 1841 жылы Р.Бунзен гальваникалық элементтерде табиғи графит пен реакторлы көмірден жасаллған токығыстырғыштар (элементтік көмірлер) қолданды. Элементтік көмірлерлің алғашқы өнеркәсіптік өндірісі Германияда 1855 жылы (Конрад компаниясы) негізін құрды. Гальваникалық батареяларды шығару артқан сайын мұндай заттар басқа елдерде де – Англияда, Ресейде , АҚШ-та , Францияда , Жапонияда пайда болды.

Бірақ А.Вольт ағаш көмірді қолданған алғаш адам болған жоқ.

 

 

 

Сурет.Ағаш көмірді алу пешінің схемасы.

Өткен жылдың басында- ақ адамдар ағаш көмірді жылудың негізгі көзі ретінде және медициналық мақсатта қолданған. Олар ағашқа қарағанда активтелген көмірді қолдану эффективті деген тұжырымға келді. Ағаш көмірлерді дайындауға арналған пештер жасала басталды. Суретте қазіргі Францияның территорриясындағы бекіністердің біреуінің қасынан ғалымдар тапқан осындай пештердің біреуінің құрастырылуы көрсетілген . Ағаштарды сақина бойымен салып, құрылыс ортасында түтіндік қалдырылды. Ағаштардың сыртқы қабаты жергілікті топырақтың қалың қабатымен қапталды. Топырақ бізге белгілі болғандай алюмосиликаттардың алуан түрі мен көп мөлшердегі қоспасы темір бар жерде қызыл суглиникпен келтірілген. Ағаштар пештің ішінде арнайы тәсілмен жандырылып, катализатор ретінде темірдің қатысуымен көміртекті шикізат карбонизациясының классикалық процесі басталды.

Бұл процесте көміртектің түрлі формаларының, соның ішінде наномөлшерлі бөлшектердің түзілуі үшін жағдайлар жасауды деуге негіз бар.

 

Сурет. Дайын өнімді шығару схемасы.

«Карбонизация циклі» біткен соң пешті ашып, көмірді пайдалану орнына-бекініс ішіне апарды.

 

 

Суретте ағаш көмірінің алынуы көрсетілген. Өсімдік шикізатын «карбонизациясының» бірінші «құрылғысы».

 

 

Сурет. Пеш үлгісі.

8. Сорбенттер. Металлургия, тағам өнеркәсібі, медицина және өнеркәсіптің басқа да салаларына жыл… Перспективті бағыттардың бірі селективті және жалпы… Карбонизацияланған сорбенттер ерекше көніл аударылған. Бұл сорбенттер беттерінің…

І. Негізгі түсініктемелер мен анықтамалар.

Кез-келген объектілерді немесе басқа да бір жаңа заттардың кластарын зерттеген кезде, оның нақты нүктелерін керек етеді: формаларын, өлшемдерін, қасиеттерін және т.б.

Лшем деңгейлері.

А) Мегаиндивидтер – 1м артық. Бұл кристалдар дефекті құрылымдар түзіп, сонымен қатар гравитациялық…  

Нанобөлшектердің терминологиялық сөздігі

Ғылыми әдебиеттерде жиі қолданысқа түсетін құрылымдардың атауларына және олардың… * * * Наноөлшемдібөлшектер– бұл бөлшектердің өлшемі 100 нм-ден аспауы тиіс.

Фуллерен және фуллеренді морфоқұрылымдар.

Фуллереннің молекуласы С60 көміртегіден тұрып, көпбұрыштылардың ұштарында орналасады. Олар 12 пентагоны… Қазіргі кезде көміртегінің сфералық формаларының… С60 – фуллеренді беттік каркасті кристалтүзішу молекула ретінде қарастыруға болады. Сонымен…

Көмірсутегі түзуші материалдардың терминологиялық сөздігі

Ұшқырлы күйе – ұнтақ тәрізді борпылдақ масса. Қара немесе бура түс беріп, көмірдің… Шылтыр күйе (батпақты күйе) – қара-бура немесе… Майлы күйе – майлы заттардан және ұшқыш күйеден пайда болатын жұмсақ…

Нанобөлшектердің морфологиялық әртүрлілігі.

      а б

Нанобөлшектердің түрлері

Сонымен қатар, электронды микроскопта алынған кластардың бөлшектері емес, ал олардың беттік қабатқа… Көміртегі және оның құрылымдық… Бәрімізге мәлім көміртегінің бірнеше модификацияланған түрлері бар. Алмаз бен…

Наноөлшемді бөлшектер дегеніміз не?

Молекулярлы динамика әдісі бойынша бөлшектердің құрылыс есептеулері массивті кристалл моделі бойынша тамаша беріктілік… Сонымен қатар, көптеген наноқұрылымды композиттер де…    

Нанотүтікшелер

Көміртекті нанотүтікшелерді 1981 жылы жапон зерттеушісі Сумио Ииджима ашқан. Ииджима оларды көміртекті молекулярлы… Ииджим көпқабатты түтікшелердің… Нанотүтікшелердің ашылуы «нанобумның» бастамасы болды.

Домалақтанған бөлшектер

Домалақтанған бөлшектер – бұл наноөлшемді бөлшектердің ең кең тараған түрі. Оларға сфералық, домалақтанған (әртүрлі дәрежелі ассиметриялы және қырлы болып та келеді), дискілі және жалпақ бөлшектер жатады. Олар біртекті, сонымен қатар әртүрлі немесе кеуекті, нақты шегі бар немесе қопсыған, электрон шоғырларымен бұзылмайтын «толық» және мөлдір – «жіңішке» болуы мүмкін. Кристалдардың контурлары нақты, анық емес және бұлыңғыр болуы мүмкін. Бұл түріне жататын белгілі түрі фуллеренді бөлшектер болып табылады.

Фуллерендер

1985 жылы Х.Крото өзінің қызметкерлерімен графит буынан домалақтанған бөлшектер С₆₀ және С₇₀ фуллерендерін тапқан. Құрылыстық анализ нәтижесінде біріншісі футбол добының формасына, ал екіншісі регбий добының формасына ұқсас екендігі анықталған. С₆₀-тың ішкі түтігінің диаметрі 3,4 Å құрайды.

 

 

С60 және С70 фуллерендердің құрылысы

а б 3.6-сурет. Фуллерендерді бөлшектердің сызбалық…  

Талшық тәрізді бөлшектер

а б 3.8 – сурет. Ұзартылған бөлшектердің түзілу схемасы: төбесінен және жанынан…

Пленкалық түзілімдер және бос бөлшектер

 

Пленкалық бөлшектерге бөлшектердің екі түрі жатады: пленкалар 2.4а –суретте көрсетілген және әртүрлі пленкалық түзілімдер (6а сурет). Бос бөлшектер әдетте көлемді бөлшектер, олар бір ғана қабаттан тұратын пленка және олардың әрқашанда саңылауы бар (6б сурет). Өте аз жағдайларда ғана осындай бос денелі бөлшектер ішінде тығыз қоспалар болады.

 

а б в

3.9-сурет. Электронды микроскоптық суреттер: пленкалық бөлшек – а; бос бөлшектер – б; «бұлтша» бөлшектер – в.

 

Бұлтша» бөлшектер

Бұл бөлшектердің бұлыңғыр шектері бар және олардың қалыңдығы бөлшек бойында әртүрлі болады, ол вуальдің жұқалығындай да болуы мүмкін (3.9в сурет). Оларда көптеген жағдайда тығыз қоспалар, әртүрлі мөлшерлі саңылаулар болады. Осындай құрылымдар түзетін заттардың әртүрлі бөлшектер түзу қабілеті бар.

 

Дұрыс кристаллографиялық проекциялары бар бөлшектер

 

Фотографияда келтірілген бөлшектердің идеалды дұрыс кристаллографиялық формалары бар (3.10а сурет): үшбұрыштар, квадраттар, тікбұрыштар (дұрыс немесе кесілген), ромбалар, алтыбұрыштар және сфероидтар. Олардың мөлшерлері 0,5-тен бастап бірнеше микронға дейін өзгереді.

 

 

 

 

а б

3.10-сурет. Электронды-микроскоптық суреттер: наномөлшерлі кристаллиттің дұрыс кристаллографиялық проекциясы - а; «активті» бөлшектер - б.

 

Активті» бөлшектер

Жоғарыда айтып кеткендей, бұл бөлшектердің ерекше морфологиялық және құрылымдық белгілері жоқ. Бұл бөлшектердің айырмашылығы олардың температура, қысым және концентрация және т.б. өзгерулеріне термодинамикалық тұрақты емес күйінің болуында. Осы өзгерістер кезінде активті бөлшектерде ішкі фазалық ауысулар болады да, олар қоршаған бөлшектермен «құрғақ» әрекеттесулерге түседі (3.10б сурет).

Нанобөлшектердің түзілу және өсу моделдері

Негізгі үш моделге тоқталып өтейік: дислокационды, бу-сұйық-газ (БСГ) және кватаронды.  

Сирстің дислокационды моделі

Осы пайда болған «кірді», кетіруге арналған сәтсіз жұмыстар мұршалардың керемет төзімді екендігін ашты… Еске түсіре кетейік аса қанығу коэффициенті будың… Винтті дилокация көзі табанша яғни оның жеке бөлшектері. Кристалдардың өсуін…

Бу-сұйық-кристалл (БСК) – Вагнер – Элис механизмі

БСК- механизм сұйық фазадағы бөлшектердің каталитикалық әсеріне негізделген. Бұл механизмнің негізінде металл балқымасының тамшысы…

БСК механизмін қолдану мысалдары

Бұл механизм бойынша көмірсутектер мен тотықтар әрекеттескенде металдар тотықсызданады, ал келесі кезекте олар… Соңғылардың ыдырауы қайтадан металл мен бос көміртектің түзілуін…

Кватаронды модель

n- бөлшектен тұрарын элементарлы кластердің түзілу энергиясы келесі формула арқылы анықталады: (1) мұндағы S- кластердің беткі ауданы, -меншікті беттік энергия, - бір бөлшек сәйкес…

Наноқосылыстарды алу әдістері.

Бүгінгі таңның кейбір наноматериалдарды синтездеудің өндірістік әдістері белгілі. Алайда осы ғажайып қосылыстар мен композиттерді синтездеу әдістері мен әдістемелерінің көпшілігі қондырғылардың технологиялық өңдеу сатысында, олар: лабораториялық жартылай өндірістік және өндірістік қондырғылар. Наноқосылыстарды синтездеудің ең көп қолданылатын әдістеріне тоқталып өтейік.

Нанокристалды ұнтақтарды синтездеу әдісі

Осы бағыттағы алғашқы жұмыстар 20 ғасырдың басында жасалынған болатын. Әртүрлі газдарда… Буландыру-конденсациялауға арналған қондырғылар… Металды буландыруды тигельде металл ұнтақтарын шашырату, сұйық ағыны, металды инертті…

Плазмохимиялық синтез.

Плазмохимиялық синтез үшін жоғары- және өтежоғары жиілікті доғалық разряд барысында алынған… Бұл әдісті көбінесе жоғары дисперсті нитридтер,…  

Нанотүтікшелерді алу әдістері

Наномөлшерлі бөлшектерді алу, бөлу, бөліп алу және белгілі бір құрылымды нанобөлшектерді тазалау, белгілі материалдарға әртүрлі нанобөлшектерді қосудың әсерін зерттеу әдістерін дамыту мақсатындағы мәселелер бүгінгі таңда фундаментальды ғылыми қиындықтар қатарына жатады. Оларды шешу үшін әлемнің көптеген физика-химиялық, материалдарды зерттеу және минералогиялық лабораториялары жұмыс істеуде.

Наноразмерлі түтікше тәрізді бөлшектерді алудың қазір белгілі бірнеше әдістеріне тоқталып өтейік.

Доғалы буландыру техникасы

  6.2-сурет. Фуллерендер мен нанотүтікшелер алуға арналған доғалы буландыру…

Көміртекті пардың конденсациясы.

Нанотүтікшелерді пар конденсациясы арқылы алуды Гавай Университетінің ғалымдары Маохуа Ге және Клаус Саттлер де… 1995 ж. Раис Университетінің Смолли группасы көміртекті…

Пиролитикалық әдіс

Шиншу Университетінде жұмыс жасайтын Маринобу Эндо және оның қызметтестерінің Сассеканың ғалымдарымен бірге жасаған жұмыстары нәтижесінде бензолды сутегі ортасында пиролиздеу арқылы көпқатпарлы нанотүтікшелер алуға болатыны анықталды. Олардың жұмысы бойынша табанша ретінде орталық графит стержені орналастырылған керамикалық реакторға бензол мен сутегі парын енгізу арқылы жүргізілген. Температура 1000°С-ға дейін көтеріліп, осы жағдайда бір сағат ұсталып тұрды. Содан кейін реактор бөлме температурасына дейін салқындатылып, аргонмен тазартылды. Тұндырылған материал табаншадан бөлініп алынып 10 минут 2500-3000°С-де «графитизирлейтін» жылулық әсерге түсіріледі.

 

 

Нанотүтіктердің электрохимиялық синтезі.

 

 

 

6.6.Сурет. Электролизбен алынған көміртекті нанотүтіктердің сыртқы көрінісі (морфологиялық сурет).

 

 

Көміртекқұрамды газдардың термиялық каталитикалық ыдырауы.

 

6.7.Сурет. Ацетиленнің Co/SiO₂ –де каталитикалық ыдырауы кезінде түзілген көміртекті жиптердің микросуреттері.

а б

6.8.Сурет. Бу фазасында өсірілген көміртек талшықтарының электронды-микроскоптық суреттері (Моринобу Эндо жұмыстарынан).

 

Лгілерді карбонизациялау және көміртектендіру әдістемесі.

 

Рисунок 6.10 – Көміртектендіру және карбонизациялау қондығысы.

 

 

Рисунок 6.11 Минералды шикізатты көміртектендіру және өсімдік шикізатын карбониздеу қондырғысы.

 

 

Адсорбция

бұл теңдеу бөлме температурасында қарапайым…

Адсорбция мысалдары

1. Металл оксидтерінің бетінде этиленнің адсорбциялануы. Оксидтердің бетінде этиленнің адсорбциясы тез орындалады және… типті p-комплексінің түзілуіне алып келеді. p-комплексінің түзілуі адсорбцияланған…

Су молекуласының адсорбциясы және кеуекті ионалмастырғыштағы темір атомдарының атомдық динамикасы.

fа мәні бір алмастырғыш катионында 4 Н2О молекуласы бар (осы шайырдағы максималды су мөлшерінің 0,04-0,16… Сорбенттерді 77 К-ге дейін қатырудан кейін гидратталған, сол…

Су адсорбцясы және су кластері мен полимерлі тордың динамикасы.

Полимер немесе сорбенттегі полимерлі тор мен су молекуласының атомдық қозғалмалығы зерттелді. Объект ретінде тігу… Катиониттің полимерлі торындағы гидратациялық…

Катализ. Қатты денелер мен нанокластерлер бетінің қатысуымен каталитикалық ауысуларға мысалдар.

Гетерогенді катализ қатты дене бетінің қатысуымен химиялық реакцияны жылдамдатудан тұрады. Бет реагенттер концентрациялық орталықтары сияқты болуы мүмкін, алайда ол негізінен реакцияның потенциальдық барьерасын төмендетеді. Алдымен реагент жақсы сорбциялануы қажет, ал реакция өнімі беттен алынып тасталуы қажет. Каталитикалық реакциялар ерекшеліктері бірқатар факторларға байланысты - беттегі геометриялық орналасуы мен шектері (қырлары) құрылысына және электронды құрылымына байланысты болып келеді.

Со тотығуы

3.30-суреттен бірінші жолақтың (1875 см-1) активтену энергиясы Е MgO-дағы Со2+ концентрациясына тәуелсіз болатынын… 3.30-сурет. COxMg1-xO-дағы Со-тың беттік формасының тотығу активтену энергиясының Е Со…

Пропиленнің тотығуы

Электронды тасымалдау сызбанұсқасы келесі түрде жазылады: С3Н6®Мо®Fe(Fe2(МоО4)3)®О2 Электронды тасымалдау жылдамдығын мүмкіндігінше бағалау үшін мессбауэрлік каталитикалық…