Синтез углеродных нанотрубок

Алюминиевые сплавы, их свойства и применение в строительстве

Цветные металлы и сплавы.

Алюминиевые сплавы применяются в качестве конструкционного материала, а также облицовочного и отделочного материала в жилых и общественных зданиях. Весьма эффективным является их использование и в случаях, когда необходимо снизить массу ограждающих и несущих конструкций.

К положительным свойствам алюминиевых сплавов относятся:

сравнительно небольшая плотность (2,7-2,8 г/см³);

значительная прочность и коэффициент конструктивного качества;

высокая коррозионная стойкость вследствие образования на поверхности сплава тонкой защитной оксидной пленки;

большая пластичность, позволяющая получать любые профили простым прессованием, выдавливанием или гнутьем;

меньшая по сравнению со сталью хладноломкость (при эксплуатации в условиях пониженной температуры).

Алюминиевым сплавам присущи также существенные недостатки:

сравнительно низкий модуль упругости (в 2-3 раза меньший, чем у стали), следствием чего является повышенная деформативность и необходимость соответствующего увеличения сечений конструктивных элементов и обеспечения жесткости и устойчивости элементов конструкций;

высокая стоимость материала (в 7-8 раз выше, чем у стали);

вдвое больший, чем у стали, температурный коэффициент линейного расширения;

необходимость специальных мер при сварке (защита свариваемых поверхностей от окисления путем сварки в атмосфере инертного газа);

возникновение электрохимической коррозии в местах контакта с другими металлами (сталь, медь).

 

 

Вначале основным методом синтеза нанотрубок было испарение графита в горящей электрической дуге в потоке инертного газа. Он продолжает активно использоватьсяи я настоящее время. Подобным способом в присутствии СеО₂ и наноразмерного никеля получены однослойные углеродистые на­но-трубки диаметром 0,79 нм. Дугу заменило испарение графито­вой мишени в нагретой печи сканирующим лучом лазера. Сегодня все более распространенным становится каталитический пиролиз метана, ацетилена и оксида углерода [14]. Нанотрубки диаметром 20-60 нм получены при горении метана на проволоке Ni-Cr. Много­слойные нанотрубки длиной 30-130 мкм с внутренним днаметрм 10-200 нм синтезированы с высоким выходом пиролизом аэрозоля, приготовленного из раствора бензола с ферроценом при температуре 800—950 ^оС. Предлагаемый метод основан на использовании раство­-
ров углеводородов и катализаторов. Получение нанотрубок - трудно

контролируемый процесс, обычно он сопровождается образованием других форм углерода, от которых необходимо освобождаться путем очистки.

Использование одностеночных углеродистых нанотрубок часто определяется равномерностью их распределения, иногда необхо­димо иметь трубки длиной 20-100 нм. Укорачивание и очистка свежеполучешшх трубок осуществляются в процессе окисления с участием азотной кислоты и ее смесей с другими окислителями (H₂SO₄ KMnO₇) [15]. При химическом окислении концы трубок, а нередко и боковые стенки покрываются группами, содержащими кислород. В процессе укорачивания трубок при химическом окисле­нии необходимо контролировать возникновение различных дефектов и уменьшение массы обрабатываемого материала. Установлено, что ис­пользование раствора 4:1 (объем/объем 96 % H₂S0₄ / 30 % Н,0, ) позволяет при комнатных температурах укорачивать нанотрубки без создания новых дефектов на их стенках [J6J. При температуре 70 ^оС отмечаются появление дефектов и селективное травление диаметра нанотрубок.