Szén
Országok listája
HungarySzegedi TudományegyetemTermészettudományi és Informatikai Kar (SZTE-TTIK)Nem tanári szakokBiológia BScMindennapok KémiájaKiadott AnyagSzén
2009.01.25 18:43:06
Az alábbi szöveg egy formázás és képek nélküli előnézete a dokumentumnak. A tökéletes megjelenítéshez jelentkezz be, majd töltsd le a dokumentumot.
Szénszálak és szén nanocsövek
Bevezet
SZÉN
Rendszám: 6 IV. fcsoport Nemfémek Négy vegyérték Legjelentsebb allotróp módosulatok: GYÉMÁNT sp3-hibridizáció tetraéderes szerkezet GRAFIT sp2-hibridizáció hatszöges rétegek FULLERÉNEK sp2-hibridizáció öt- és hatszögek zárt szerkezet Kötésersség: sp3 376 kJ/mol sp2 611 kJ/mol (etén) sp2 835 kJ/mol (etin)
ÜVEGSZÉN: izotróp, üveghez hasonló, rendezetlen grafitrétegek SZÉNSZÁL
2007.11.20. 7:38 Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
SZÉN 2 NANOCSÖVEK
SZÉNSZÁLAK
Történet XIX. sz. vége: 196019701986: 19902000gyapot/bambusz szál izzóhoz (Edison) a ,,karrier" kezdete rkutatás, hadiipar Voyager tankolás nélkül elször repülte körül a Földet különleges sporteszközök, Forma-1 széleskör alkalmazás
Miért? · tudományosan érdekes · technológiailag fontos könny és ers
alkalmazások ÁR!!!
2007.11.20. 7:38 Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága 3
Elállítás széntartalmú alapanyagból · Rayon · PAN · kátrány · egyszer szénhidrogének
Tulajdonság szerkezet (rendezett hexagonok) határozza meg változik · a prekurzor · a hmérséklet · a szintézismód függényében
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
4
Polimer alapú szintézis lépései · fonás finom szálakká: polimer oldat vagy olvadék felhasználásával · stabilizálás: konverzió olyan kémiai alakba, ami folyás nélkül ellenáll a további hkezelésnek · karbonizáció: hkezelés inert atmoszférában (max. 1500°C) heteroatomok távozása, C atomok hatszöges elrendezdése · (grafitizáció: extra magas hmérséklet kezelés különleges tulajdonságú szálak kialakítása) KÖLTSÉG!!! · felületkezelés: elkészítés a további felhasználásra, kompozit anyagok kialakítására
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
5
A hkezelés hatása a szerkezetre
A szénszál kialakulása során bekövetkez tömegvesztés a prekurzor függvényében
prekurzor összetétel Rayon PAN Kátrány
2007.11.20. 7:38
tömegvesztés/% 75-80 50-55 15-25
6
C6H10O5 CH2-CH-CN poliaromások
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
Szénszálak tulajdonságai a prekurzor és a kezelési hmérséklet függvényében
Szál T/°C d/m /gcm-3 T/GPa EY/GPa max/% C-tart/% PAN prekurzor 1300 5,5-8 1,8 3,1-4,6 1800 5,4-8 1,8 2,4-2,6 Kátrány prekurzor 1800 10 2,06 2,1 520 0,4 99 2500 10 2,15 2,2 690 0,3 >99
l hosszúságú, q keresztmetszet testet F ervel nyújtva: relatív megnyúlás
2500 1300 8,5 1,96 1,9 520 0,4 >99 10 2,02 1,9 380 0,5 99
230-260 360-390 1,3-1,8 92-95 0,6-0,7 99
T d T EY max
hkezelés hmérséklete szénszál átmérje srség szakítószilárdság Young modulus %-os megnyúlás elszakadás eltt
l 1 F = l E q
ahol E: Young modulus
elszakításhoz szükséges er = szakítószilárdság eredeti keresztmetszet
7
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
CVD szintézis (Chemical Vapour Deposition) szénhidrogének bontása alkalmas (hordozós átmenetifém) katalizátor jelenlétében 1000°C környékén hidrogén atmoszférában Termék jellemz átmér: 100 nm hosszúság: (max.) néhány 100 m keresztmetszet általában körkörös (ld. jobb alsó ábra) jó mechanikai tulajdonságok technológia egyszer alacsony ár alkalmazás
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
8
A világ szénszáltermelésének alakulása1970 és 2000 között A szénszálak felhasználásának földrajzi eloszlása (1999-ben) Az európai megoszlás a felhasználó iparágak között
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
9
Szénszálak felhasználása
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
10
,,szupervonat"
ARK HILLS Tokió
teniszüt húrjának szerkezete
2007.11.20. 7:38 Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága 11
grafitbomba
Szénszál gyártás Magyarországon
1997-tl Nyergesújfalu: Zoltek Rt. Három f profil: · Folyamatos szénszál gyártó sor (PANEX35 szénszál kábel) · Oxidáló sor (PYRON oxidált PAN kábel) · Textil gyártó rendszer (PYRON fonal/cérna, szövet és háló)
A Zoltek cég stratégiája: a szénszálat az rtechnikában használt különlegességbl a gazdasági élet minden területén alkalmazásra kerül alapanyaggá tenni, és ennek a stratégiának a megvalósításával a szénszál piac vezetjévé válni.
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
12
SZÉN NANOCSÖVEK
1985 1991 1993 Smalley, Kroto és Curl C60 felfedezése többfalú szén nanocs felfedezése (Iijima) MultiWall Carbon NanoTube (MWNT) egyfalú szén nanocsövek Single Wall Carbon NanoTube (SWNT)
· hosszúság/átmér arány >1000 · "egydimenziós struktúrák" · kémiailag ellenállók · termikusan stabilak · aC-C = 0,142 nm · ersek (C-C kötés: 356 kJ/mol)
Nobel-díj 1996-ban
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
13
EGYFALÚ SZÉN NANOCSÖVEK
királis szög = 0º 0º < < 30º = 30º cikk-cakk, pl. (10,0) királis, pl. (8,6) karosszék, pl. (10,10)
szerkezet nanocsövek
Egy általános (n,m) csövet tekintve: 2n + m = 3q (ahol q egész szám) feltétel teljesülése esetén a cs fémes vezet
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
14
elektronika
(10,10) fémes
fémes félvezet
(10,3) félvezet
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
15
TÖBBFALÚ SZÉN NANOCSÖVEK
koncentrikusan egymásba épül egyfalú szén nanocsövek · a hengerpalástok közötti távolság 0,34 nm
egykristály grafit rétegtávolsága 0,335 nm turbosztratikus grafit rétegtávolsága <0,344 nm
· küls átmér: néhány 10 nm · bels átmér: néhány nm rétegek száma megadható
turbosztratikus a grafithoz képest rendezetlen struktúrák jellemzésére használt kifejezés: az egymás felett elhelyezked rétegekben - az ABAB szekvencia helyett - a hatszögek állása véletlenszer
2007.11.20. 7:38 Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága 16
SZÉN NANOCSÖVEK ELÁLLÍTÁSA
elektromos ívkisülés: grafit elektródok között inert atmoszférában létrehozott ív plazma állapot magas hmérséklet 150 A/cm2 áramsrség, 20 V feszültség 500 Torr He optimális · tiszta grafit MWNT · grafit + fém SWNT sok melléktermék: szén nanorészecskék + grafit réteggel bevont katalizátor fém
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
17
SZÉN NANOCSÖVEK ELÁLLÍTÁSA
lézeres elpárologtatás: 1200°C-os kemencében elhelyezett grafit céltárgyat inert atmoszférában lézerrel kezelnek csapda htése hatás a minségre · tiszta grafit MWNT · grafit + fém SWNT
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
18
SZÉN NANOCSÖVEK ELÁLLÍTÁSA
CVD módszer: · hordozós átmenetifém katalizátor · szénforrás (acetilén, metán stb.) · inert atmoszféra · 700-900°C körülmények függvényében SWNT vagy MWNT Elny: viszonylag könnyen tisztítható folyamatos szintézis ipari megvalósítás lehetsége Hátrány: sok hibahely a szerkezetben
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
19
SZÉN NANOCSÖVEK ELÁLLÍTÁSA
HiPCO eljárás: · CO diszproporcionálódás Fe-pentakarbonil katalizátor jelenlétében nagy nyomáson · eddig ismert leghatékonyabb eljárás SWNT szintézisére
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
20
Szén nanocsövek összehasonlítása más anyagokkal
Young modulus (GPa) SWNT 1054 MWNT 1200 Szénszál 250-700 Acél 208 ,,Epoxid" 3.5 Fa 16
Anyag
Szakítószilárdság (GPa) 30 30 2-3 0.4 0.005 0.008
Srség (g/cm3) 1.3 2.6 1.8-2.1 7.8 1.25 0.6
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
21
SZÉN NANOCSÖVEK ALKALMAZÁSI LEHETSÉGEI
rendkívüli mechanikai és elektromos tulajdonságok potenciális alkalmazási lehetségek - elektronikai ipar - téremissziós elektronforrás - mikroszkópia - kompozit anyagok elállítása (felület?) stb.
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
22
Alkalmazás: e¯-emitter
e +
V
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
23
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
24
Spirálok
Velcroo Hook&loop
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
25
rlift
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
26
,,Borsó"
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
27
Kompozitok
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
28
Szénszálak és szén nanocsövek elkülönítése · szerkezet alapján · átmér alapján >30 nm? >100nm? · fizikai paraméterek alapján?
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
29
2007.11.20. 7:38
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága
30
Summary
Are they relatives? Carbon fibers Carbon nanotubes
Single Wall Carbon NanoTube (SWNT)
?
macroscopic rope of SWNT
SEM images and structure of CF
2007.11.20. 7:38
MultiWall Carbon NanoTube (MWNT)
Szénszálak és szén nanocsövek rokonsága 31
Hasonló témájú dokumentumok
- 2009-12-03 21:46:18
- 2009-01-25 18:21:25
- 2009-01-25 18:32:16
- 2009-12-03 21:48:16
- 2010-01-06 17:20:09
- 2009-10-07 20:23:10
- 2010-09-08 06:50:35
A mások által feltöltött dokumentumokat értékelheted. Ha úgy ítéled meg, hogy a vizsgára való felkészülés szempontjából hasznos volt egy dokumentum, akkor adj rá sokcsillagos értékelést.
Ha hibákat tartalmaz, vagy egyéb probléma van vele, akkor keveset.
A dokumentumok sorrendje az értékelések alapján adódik. Ami fentebb van a listában, azt hasznosabbnak ítélték társaid. Az új dokumentumok pedig (értékelések hiányában) szintén a lista tetején kezdenek.
Hozzászólások
Ha észrevételed van egy dokumentummal kapcsolatban (például hibát találtál benne), akkor a Hozzászólások részben jelezheted. Az olyan jellegű kérdéseket mint pl.: A 2. feladat 4. sorából milyen átalakítással jutottunk az 5. sorban szereplő képlethez? - szintén ide érdemes írni
Egy tipp az oldalhoz! - Szavazz a feltöltött dokumentumokra az alapján, hogy mennyire volt számodra használható vagy épp használhatatlan (mondjuk azért, mert tele van hibával). A dokumentumok a szavazataitok alapján sorrendeződnek így hosszútávon a legjobb pontokat kapó dokumentumok lesznek a lista elején. Csak a saját szakod dokumentumaira szavazhatsz.
Egy felsőoktatási közösségi oldal amely segít kapcsolatot tartani a hallgatók között, így segítséget nyújt a sikeres tanulmányokhoz...
