Войти
Неорганическая нанотрубка представляет собой цилиндрическую молекулу часто состоит из оксидов металлов или нитридов III группы и морфологически подобен углеродной нанотрубке. Было замечено, что неорганические нанотрубки встречаются в природе в некоторых месторождениях полезных ископаемых.
Через несколько лет после Линус Полинг упомянул возможность искривленных слоев в минералах еще в 1930 году, Некоторые минералы, такие как белый асбест (или хризотил) и имоголит, действительно имеют трубчатую структуру. Однако первые синтетические неорганические нанотрубки не появились до Reshef Tenne et al. сообщили о синтезе нанотрубок, состоящих из дисульфида вольфрама (WS 2) в 1992 году.
За прошедшие годы нанотрубки были синтезированы из многих неорганических материалов, таких как оксид ванадия оксид и оксид марганца оксид, и в настоящее время исследуются для таких применений, как окислительно-восстановительные катализаторы и катодные материалы для аккумуляторов.
Неорганические нанотрубки морфологически похожи на углеродные нанотрубки и наблюдаются в некоторых месторождениях полезных ископаемых природного происхождения. О синтетических структурах этого типа впервые сообщила группа Решеф Тенн в 1992 году.
Типичными неорганическими материалами для нанотрубок являются двухмерные слоистые твердые тела, такие как вольфрам. (IV) сульфид (WS 2), дисульфид молибдена (MoS 2) и сульфид олова (IV) (SnS 2). Нанотрубки WS 2 и SnS 2/сульфида олова (II) (SnS) были синтезированы в макроскопических количествах. Однако традиционная керамика, такая как диоксид титана (TiO 2), диоксид циркония (ZrO 2) и оксид цинка (ZnO) также образуют неорганические нанотрубки. Более современные материалы с нанотрубками и нанопроволокой представляют собой переходные металлы / халькоген / галогениды (TMCH), описываемые формулой TM 6CyHz, где TM - переходный металл (молибден, вольфрам, тантал, ниобий ), C - халькоген (сера, селен, теллур), H представляет собой галоген (йод ), и состав определяется формулой 8.2 <(y+z)<10. TMCH tubes can have a subnanometer-diameter, lengths tunable from hundreds of nanometers to tens of micrometers and show excellent dispersiveness owing to extremely weak mechanical coupling between the tubes.
В 2007 году китайские ученые объявили о создании в лаборатории нанотрубок меди и висмута.
Альтернативой являются неорганические нанотрубки. материал для более изученных углеродных нанотрубок, демонстрирующий такие преимущества, как легкий синтетический доступ и высокая кристалличность, хорошая однородность и дисперсия, предварительно заданная электрическая проводимость в зависимости от состава исходный материал и игольчатая морфология, хорошая адгезия к ряду полимеров и высокая ударопрочность. Поэтому они являются многообещающими кандидатами в качестве наполнителей для полимерных композитов с улучшенными термическими, механическими и электрическими свойствами. Целевыми областями применения этого типа композитов являются материалы для управления теплом, рассеиватели электростатического заряда, материалы для защиты от износа, фотоэлектрические элементы и т. Д. Неорганические нанотрубки тяжелее углеродных нанотрубок и не такие сильные при растягивающем напряжении, но они особенно сильны при сжатии, что может привести к потенциальному применению в ударопрочных изделиях, таких как пуленепробиваемые жилеты.
Механическая прочность целлюлозы волокна можно увеличить на порядок, добавив только 0,1 мас.% Нанотрубок TMCH, а измерения электропроводности поликапролактона, легированного нанотрубками TMCH, выявили перколяционный поведение с чрезвычайно низким порогом перколяции. Добавление нанотрубок WS 2 к эпоксидной смоле улучшило адгезию, вязкость разрушения и скорость выделения энергии деформации. Износ эпоксидной смолы, армированной нанотрубками, был в восемь раз ниже, чем износ чистой эпоксидной смолы. Нанотрубки WS 2 также были встроены в матрицу нановолокон из поли (метилметакрилата) (ПММА) посредством электроспиннинга. Нанотрубки были хорошо диспергированы и ориентированы вдоль оси волокна. Повышенная жесткость и ударная вязкость волоконных сеток из ПММА за счет добавления неорганических нанотрубок могут иметь потенциальное применение в качестве материалов, поглощающих удары.
Оптические свойства гибридов полупроводниковых квантовых точек и неорганических нанотрубок демонстрируют эффективную резонансную передачу энергии от квантовой точки к неорганическим нанотрубкам при фотовозбуждении. Наноустройства на основе одномерных наноматериалов предназначены для электронных и фотоэлектронных систем следующего поколения, имеющих небольшой размер, более высокую скорость транспортировки, более высокую эффективность и меньшее потребление энергии. В лаборатории изготовлен высокоскоростной фотоприемник для видимого и ближнего инфракрасного света на основе индивидуальных нанотрубок WS 2. Неорганические нанотрубки являются полыми и могут быть заполнены другим материалом, чтобы сохранить или направить его в желаемое место или создать новые свойства в материале наполнителя, который ограничен диаметром в нанометровом масштабе. С этой целью были изготовлены неорганические гибриды нанотрубок путем заполнения нанотрубок WS 2 расплавленной солью свинца, сурьмы или иодида висмута с помощью процесса капиллярного смачивания, в результате чего получали PbI 2 @WS 2, SbI 3 @WS 2 или BiI 3 @WS 2 нанотрубки ядро-оболочка.
Нанотрубки из дисульфида вольфрама были исследованы в качестве усиливающих агентов для улучшения механических свойств биоразлагаемых полимерных нанокомпозитов для инженерии костной ткани. Добавление ~ 0,02 мас.% Нанотрубок из дисульфида вольфрама значительно улучшило механические свойства при сжатии и изгибе нанокомпозитов полипропиленфумарата по сравнению с углеродными нанотрубками. Это было связано с повышенной дисперсией нанотрубок дисульфида вольфрама в полимерной матрице, обеспечивающей эффективную передачу нагрузки от матрицы к лежащей ниже наноструктуре.
