Журнал о разной технике

Мы сoздaли в тoм числe тeрмoaкустичeский грoмкoгoвoритeль, испoльзуя свoбoднo пoдвeшeнныe углeрoдныe нaнoтрубки. Нaшeй цeлью являeтся сoздaниe крупнoтoннaжнoгo прoизвoдствa углeрoдныx нaнoтрубoк с вoзмoжнoстью испoльзoвaния рулoннoй тexнoлoгии для испoльзoвaния в гибкoй и прoзрaчнoй элeктрoникe. Мы знaeм, чтo грaфит oблaдaeт oчeнь низким дaвлeниeм нaсыщeнныx паров, поэтому для того, чтобы испарить графит, его необходимо нагреть до температуры выше 3000 кельвинов. Приведу несколько примеров. Проводимость. Одновременно вышли две статьи в одном выпуске журнала Nature, в которых исследователи из Японии Ичихаши и Сумио Ииджима, а также ученые из IBM опубликовали результаты о возможности синтеза однослойных углеродных нанотрубок с использованием металлических катализаторов. Известно, что индий является редкоземельным материалом, кроме того, оксид индия, легированный оловом, довольно хрупкий материал, который не может использоваться для гибкой и прозрачной электроники, в то время как однослойные углеродные нанотрубки, точнее пленки из них, можно сгибать в несколько десятков тысяч раз практически без изменения поверхностного сопротивления. Как я уже говорил, однослойные углеродные нанотрубки являются одновременно и хорошим металлическим проводником, и замечательным полупроводником. Что говорить о хиральности — невозможно получить углеродные нанотрубки даже с определенной металличностью. Однослойные углеродные нанотрубки могут использоваться и, скорее всего, будут использоваться в электронике в виде прозрачных электродов. Если мы знаем индексы хиральности, то можем предсказать металлические свойства углеродной нанотрубки. Кроме того, на расстоянии нескольких микрометров наблюдается баллистическая проводимость. Тип проводимости определяется группой симметрии. Углеродные нанотрубки являются чемпионами, рекордсменами среди других металлов. Альберт Насибулин
доктор физико-математических наук, профессор Сколковского института науки и технологий, профессор университета Аалто, Финляндия После реактора углеродные нанотрубки осаждаются на фильтр. Если материал покрыть слоем углеродных нанотрубок, то можно получить слой, который будет защищать и экранировать материал от электромагнитных волн. Физик Альберт Насибулин о методах синтезирования углеродных нанотрубок, аэрозольном методе и прозрачной электронике

[embedded content]

Однослойные углеродные нанотрубки были открыты в 1993 году. Кроме того, нанопоры позволяют фильтровать практически все объекты. Однослойные углеродные нанотрубки обладают замечательными тепловыми свойствами, лучшими, чем те, что у алмаза: тепловая проводимость в трубках примерно в 2 раза выше. С другой стороны, углеродные нанотрубки — это замечательный полупроводниковый материал, который по своим характеристикам может сравниться с кремнием. На все отводится 12 секунд. Добавки углеродных нанотрубок в полимеры позволяют получить композиты, в которых изменяются механические свойства, получаются очень прочные композиционные материалы, в которых варьируется и электрическая проводимость. Кроме того, из углеродных нанотрубок возможно сделать различные газовые и оптические сенсоры довольно широкого спектрального диапазона. В наших работах мы использовали углеродные нанотрубки во многих сферах, начиная с фильтров и кончая электроникой. Мы замерили характеристики такого фильтра и получили, что добротность фильтров, сделанных из однослойных углеродных нанотрубок, на порядок выше, чем у коммерческих имеющихся аналогов. Рассмотрим физические свойства. Этот метод основан на разложении углеродных соединений — это могут быть углеводороды, спирты, кетоны, любая органика, монооксид углерода. Аэрозольный метод исследования углеродных нанотрубок впервые был предложен в 1999 году в Уральском университете. В свою очередь, химические методы я бы разделил на синтез углеродных нанотрубок на подложках и в газовой фазе. Этот метод был очень популярен на заре исследования углеродных нанотрубок, однако высокие температуры, к сожалению, не позволяют контролировать свойства полученного материала. Об этом мне хотелось бы рассказать немного поподробнее, но позднее. Кроме этого, замечательными свойствами обладают прозрачные электроды, которые, я считаю, скоро появятся на рынке, потому что прозрачные электроды, сделанные на основе однослойных углеродных нанотрубок, обладают замечательными характеристиками, сравнимыми с оксидом индия, легированным оловом. Если разность этих индексов равна или кратна 3, мы получаем углеродные нанотрубки, которые обладают металлическими свойствами, в то время как все остальные нанотрубки будут полупроводниковыми. С использованием однослойных углеродных нанотрубок можно получить транзисторы, в которых подвижность носителей заряда значительно превышает подвижность в традиционных кремниевых транзисторах. Осаждение происходит при комнатной температуре, эта технология не требует вакуума, она довольно быстрая и дешевая. Процесс этот занимает буквально считаные секунды, но позволяет очень быстро получить высококачественные прозрачные электроды. Электрическая проводимость углеродных нанотрубок гораздо выше, чем у меди и серебра. Хотелось бы поговорить о проводимости углеродных нанотрубок. Затем их можно перенести на любую другую подложку. Физический метод основан на испарении и сублимации углерода. Аэрозольный метод синтеза углеродных нанотрубок и приготовление пленок, осажденных на фильтр, представляет собой уникальную возможность приготовления компонентов для гибкой и прозрачной электроники. Через пленку из углеродных нанотрубок газовый поток, содержащий аэрозольные частицы, от которых мы хотим избавиться, проходит довольно легко, не создавая сопротивления. Для этого можно использовать солнечную энергию, индукционное нагревание, лазерную абляцию или электродуговой разряд. Очевидно, что ⅓ углеродных нанотрубок являются металлическими и 2/3 — полупроводниковыми. Здесь наблюдается серьезное ограничение по времени, так как между вводом и выходом пара в реактор проходит порядка 10–12 секунд. Я считаю, что этот метод является наиболее перспективным из всех, так как позволяет получить высококачественные углеродные нанотрубки без неиспользованных каталитических частиц, без аморфного углерода, то есть продукт, который при выходе из реактора готов к повсеместному использованию. С другой стороны, они обладают высокой удельной прочностью — в 25 раз выше, чем у высокопрочной стали.