¿Qué son los nanomateriales de carbono?
Los materiales de nanocarbono se refieren a materiales de carbono con al menos una dimensión de la fase dispersa menor que 100 nm. La fase dispersa puede estar compuesta por átomos de carbono, heteroátomos (átomos distintos de carbono) o incluso nanoporos. Los materiales de nanocarbono incluyen principalmente tres tipos: nanotubos de carbono, nanofibras de carbono y nanoesferas de carbono.
Nanomateriales de carbono es un término general, que pueden ser nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, etc. , por lo que estos dos términos son diferentes y están relacionados.
Introducción a los materiales de nanocarbono
En los últimos años, la investigación sobre la nanotecnología del carbono ha sido bastante activa y han surgido sin cesar diversos cristales, agujas, varillas y barriles de nanocarbono. En el año 2000, científicos alemanes y estadounidenses también prepararon moléculas huecas en forma de jaula compuestas por 20 átomos de carbono. Según cálculos teóricos, una molécula que contiene 20 átomos de carbono está compuesta únicamente por pentágonos regulares y la molécula C60 es la molécula más pequeña en la estructura del fullereno. Dado el ángulo y la fuerza del enlace original, a menudo se piensa que tales moléculas son inestables y es poco probable que existan. Científicos alemanes y estadounidenses crearon moléculas de jaula C60, resolviendo un importante tema de investigación en el campo de la ciencia de materiales. Entre los nanomateriales de carbono, los nuevos materiales de carbono, como las nanofibras de carbono y los nanotubos de carbono, tienen excelentes propiedades físicas y químicas y se utilizan ampliamente en muchos campos. El carbono es uno de los elementos más estrechamente relacionados e importantes de la naturaleza. Tiene varias características orbitales electrónicas de hibridación SP, SP2 y SP3. Además, la anisotropía de SP2 conduce a la direccionalidad en los cristales y otras disposiciones. Por lo tanto, los materiales de carbono con carbono como único elemento constituyente tienen diversas propiedades, y constantemente se descubren y fabrican artificialmente nuevos materiales de carbono. De hecho, ningún elemento puede usarse como un solo elemento para formar tantas sustancias con estructuras y propiedades completamente diferentes como el carbono, como cristales de diamante tridimensionales, láminas de grafito bidimensionales, carbenos unidimensionales y nanotubos de carbono de dimensión cero. moléculas de fullereno. La Tabla 1 brinda ejemplos de enlaces químicos formados por carbono y varias fases orgánicas, inorgánicas y de carbono típicas. Tabla 1 Enlaces químicos y modos de enlace de fase de carbono del carbono y sus compuestos * * *Enlace de valencia Enlace iónico Enlace metálico Fuerza de van der Waals Enlace molecular Hibridación Sp Hibridación SP2 Hibridación SP3 Hibridación SP3 Hibridación número de coordinación mixta 234 indefinido 6, 8, 12 Distancia promedio C-C ( mm) 0.10.1330.142 0.142 0.15438 065438Mol463520 Acetileno orgánico o inorgánico (C2H2) Acetileno (C2H4) Benceno (C6H6) Adamantano (C10H16) Ciclododecano (C12H18) (CF)n, SiC, B4Ccac2E3Al4 C3 capa molecular Inter compuestos (C8K, etc.) tienen ha sido identificado como fase de carbono (poliacetileno agregado olefina carbeno (prisma hexagonal C60) grafito (en plano) (cristal cúbico, cristal hexagonal) estado de transición de diamante n-diamante (varios materiales de carbono) Grafito C60 (capa intermedia) Fase de carbono C2 ~ C20 Carbono moléculas 1-Grafito 3D-Sp2bct-4 Polifenileno 6h-Diamante BC-8 Benceno (grafitos) Sc, bcc, Fcc β-estaño hcp Tabla 2 Tipos de materiales funcionales carbono Sic C CN dimensión cero Unidimensional, bidimensional y tridimensional -material amorfo dimensional 3c -Sic6h -Sic Fullereno nanotubo carbeno fibra de carbono grafito grafeno diamante carbono amorfo β-C3N4 método de preparación sublimación recristalización CVDLPEMBE descarga de ablación CVD térmica descarga de tratamiento de alcalinización método de descomposición de hidrógeno flúor método CVD térmico, método de evaporación por calentamiento, método de ablación, alto método de síntesis de presión, método CVD, método PVD, método de pulverización catódica, método de plasma, método de pulverización catódica con haz de iones, método de ablación, película monocristalina, fibra molecular monocristalina, cristalización direccional microcristalina de fibra molecular, película de partículas monocristalinas microcristalinas, cuerpo de película amorfa Fibra microcristalina propiedades, alta resistencia, resistencia ambiental, función catalítica semiconductora, magnetismo fuerte, conductividad superconductora, función catalítica de alta resistencia, conductividad.
Intercalación funcional catalítica Alta dureza, alta conductividad térmica, alta resistencia al calor, resistencia al desgaste, alta dureza, resistencia a la corrosión y alta dureza (predicción) Usos Materiales electrónicos de potencia Materiales súper lubricantes Materiales ópticos no lineales Materiales ultraligeros Materiales de ultra alta resistencia Materias primas energéticas Materiales de electrodos , El aislamiento eléctrico, la conductividad, las propiedades superficiales y de interfaz son mejores que otros materiales, se puede decir que carbono>: gt
¿Qué son los materiales de macrocarbono y los materiales de nanocarbono? ¿Cuál es su diferencia?
Macro: diamante de grafito
Nano: grafeno (el más popular) C60 y así sucesivamente.
Diferencia: Puedes pensar en el grafito como capas de moléculas de carbono, y existen interacciones entre las capas moleculares. Tomando el grafeno como ejemplo, se extraen de él una o varias capas moleculares. Debido a la influencia del bajo número de coordinación, la fuerza intermolecular cambia (específicamente, la longitud del enlace se reduce y la longitud del enlace aumenta), lo que conducirá a algunas columnas a nanoescala. Efectos de tamaño del grafeno, como un aumento en el módulo de Young, una disminución en el punto de fusión y un cambio en el espectro Raman.
¿Cuáles son las ventajas de los nanotubos de carbono?
Los nanotubos de carbono son nanomateriales unidimensionales con una estructura hexagonal perfecta y ligera y muchas propiedades mecánicas, eléctricas y químicas excelentes. La estructura única de los nanotubos de carbono determina que tenga muchas propiedades físicas y químicas especiales. El enlace de valencia C=C*** que constituye los nanotubos de carbono es el enlace químico más estable de la naturaleza, por lo que los nanotubos de carbono tienen propiedades mecánicas muy superiores. Los cálculos teóricos muestran que los nanotubos de carbono tienen una resistencia y tenacidad extremadamente altas. La estimación teórica del módulo de Young puede alcanzar los 5TPa. Por primera vez, los científicos utilizaron TEM para medir la amplitud cuadrática media de los nanotubos de carbono de paredes múltiples en el rango de temperatura desde temperatura ambiente hasta 800 grados, y dedujeron que el módulo de Young promedio de los nanotubos de carbono de paredes múltiples es de aproximadamente 1,8 MPa. Los nanotubos de carbono son tanto en resistencia como en tenacidad muy superiores a cualquier fibra, y se considera la "súper fibra" del futuro. Los científicos predicen que los nanotubos de carbono pueden convertirse en un nuevo tipo de material de fibra de carbono de alta resistencia. No sólo tiene las propiedades únicas de los materiales de carbono, sino que también tiene la conductividad eléctrica y térmica de los materiales metálicos, la resistencia al calor y la resistencia a la corrosión de los materiales cerámicos. y las fibras textiles. La tejebilidad, el peso ligero y la procesabilidad de los materiales poliméricos. El uso de nanotubos de carbono como materiales compuestos puede mostrar buena resistencia, elasticidad y resistencia a la fatiga. Es previsible que la adición de nanotubos de carbono suponga un salto cualitativo en el rendimiento de los materiales compuestos. La investigación sobre compuestos de nanotubos se realizó por primera vez en sustratos metálicos, como nanotubos de hierro/carbono, nanotubos de aluminio/carbono, nanotubos de níquel/carbono, nanotubos de cobre/carbono, etc. En los últimos años, el enfoque de la investigación sobre compuestos de nanotubos de carbono se ha desplazado hacia compuestos de polímero/nanotubos de carbono. Por ejemplo, en materiales ligeros y de alta resistencia, las propiedades mecánicas de los nanotubos de carbono, su pequeño diámetro y su gran relación de aspecto darán mejores resultados.
¿Qué es la tecnología de nanofibras de carbono?
(Nanotecnología Nanotecnología)
De hecho, es una tecnología que utiliza átomos y moléculas individuales para crear sustancias.
A juzgar por la investigación hasta el momento,
se puede dividir en tres conceptos. El primero fue un científico estadounidense en 1986.
Nanotecnología molecular propuesta por el Dr. Schiller en el libro “La Máquina de la Creación”. Según este concepto, la máquina que combina moléculas puede hacerse práctica, de modo que se puedan combinar varias moléculas a voluntad para crear cualquier tipo de molécula.
. La nanotecnología no ha logrado avances significativos con este concepto.
El segundo concepto define la nanotecnología como el límite de la tecnología de micromecanizado. Se trata de una tecnología que forma artificialmente estructuras a nanoescala mediante un "procesamiento" de precisión nanométrica. Esta tecnología de procesamiento a nanoescala también lleva al límite la miniaturización de semiconductores. Incluso si la tecnología existente continúa desarrollándose, en teoría eventualmente llegará a su límite. Esto se debe a que si se reduce el ancho de línea del circuito, la película aislante que constituye el circuito se volverá extremadamente delgada, destruyendo el efecto de aislamiento. Además, existen problemas como fiebre y temblores. Para solucionar estos problemas, los investigadores están trabajando en nueva nanotecnología.
El tercer concepto se propone desde una perspectiva biológica.
Inicialmente, los organismos en las células tenían estructuras a nanoescala en su interior.
La llamada nanotecnología se refiere a una nueva tecnología que estudia los patrones de movimiento y las características de electrones, átomos y moléculas en la escala de 0,1 a 100 nanómetros. En el proceso de estudiar la composición de la materia, los científicos han descubierto que varios o docenas de átomos o moléculas contables aislados en nanopartículas a una temperatura de 100°C han mostrado claramente muchas características nuevas, tecnología que utiliza estas propiedades para crear dispositivos con características específicas. funciones se llama nanotecnología.
La nanotecnología es un tema integral con fuertes características transversales, y su contenido de investigación cubre una amplia gama de ciencia y tecnología modernas.
La nanotecnología ahora incluye la nanobiología y la nanotecnología.
,
Ciencia, nanomecánica, nanoquímica y otras disciplinas. Desde
de la tecnología del micrón a la nanotecnología, el ser humano es cada vez más
comprendido y transformado.
El nivel se ha elevado a cotas sin precedentes. Científicos chinos famosos
Algunas personas también señalaron que la estructura alrededor y debajo de los nanómetros es un punto clave en la próxima etapa del desarrollo científico y tecnológico. Esta será una revolución tecnológica, que provocará otra revolución industrial en el siglo XXI. siglo.
Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de la etapa de aplicación, debido a que la nanotecnología tiene perspectivas de aplicación extremadamente amplias, los países desarrollados como Estados Unidos, Japón y el Reino Unido conceden gran importancia a la nanotecnología y han formularon planes de investigación, realizaron investigaciones relevantes.
Los nanomateriales son aclamados como los nuevos materiales más prometedores del siglo XXI. Los nanotubos de carbono son átomos de carbono con un diámetro de varios nanómetros (1 nm = 10-9 m).
Un análisis de prueba: Según la descripción, los nanotubos de carbono son sustancias compuestas de átomos de carbono, por lo que son elementales. Los carbonos subrayados son estables y adsorbibles a temperatura ambiente. Entonces elige un.
¿Cuáles son los beneficios de los supercondensadores de nanomateriales de carbono?
Resumen de las empresas que cotizan en bolsa relacionadas con acciones de conceptos de supercondensadores:
Acciones de Jianghai (002484)
En mayo de 2013, la empresa firmó un acuerdo general de transferencia de propiedad intelectual con Compañía japonesa ACT Según el acuerdo, ACT Company transferirá todos sus datos técnicos de producción y derechos de patente de supercondensadores de iones de litio a la empresa en su conjunto, y el precio acordado es de 6,54385 millones de yuanes. La empresa se dedica principalmente al desarrollo de supercondensadores de iones de litio y otros tipos de almacenamiento de energía para vehículos eléctricos e híbridos. Los derechos de propiedad intelectual transferidos en el acuerdo involucran 53 patentes en tecnología de módulos y supercondensadores de iones de litio. La compañía declaró en la plataforma interactiva de la Bolsa de Valores de Shenzhen que los supercondensadores tienen amplias perspectivas de aplicación y se utilizan principalmente en vehículos de nueva energía, sistemas de transporte público e industrias militares. Basándose en esta consideración, la empresa adquirió la tecnología patentada de la empresa japonesa ACT. Actualmente, consideraremos construir una línea de producción de supercondensadores según las condiciones del mercado. En diciembre de 2013, la empresa declaró en la plataforma interactiva de la Bolsa de Shenzhen que había contratado personal básico en tecnología de supercondensadores para promover plenamente la investigación y el desarrollo con vistas a la industrialización lo antes posible.
Farah Electronics (600563)
La empresa es el mayor fabricante de condensadores de película y películas metalizadas de aluminio de China. Tiene las ventajas de una operación a gran escala, instalaciones de soporte integrales, tecnología y calidad del producto, con una producción anual de 4,5 mil millones de capacitores de película y 2,500 toneladas de películas metalizadas. Es la única empresa en China que se encuentra entre los diez principales fabricantes de condensadores de película de CC y películas metalizadas del mundo.
Tongfeng Electronics (600237)
La empresa se dedica principalmente a la producción y venta de condensadores de película y materiales relacionados. Los principales productos son películas eléctricas, películas metalizadas y condensadores de película. La filial Tongfeng Capacitor opera principalmente condensadores de CA, condensadores de CC, condensadores de potencia y condensadores especiales.
Nanyang Technology (002389) Película de supercondensador
La empresa es uno de los mayores fabricantes profesionales de películas electrónicas de China. Sus principales productos son las películas electrónicas de polipropileno, que se dividen en "películas base". " y Hay dos categorías principales de "película metalizada". Los productos líderes de la compañía, películas electrónicas de polipropileno para condensadores, se presentan en dos categorías y siete variedades, con especificaciones de espesor de producto que van desde 2,5 a 18 μm.
Jiangsu Cathay (002091) Electrolito de supercondensador
Cathay Huarong Chemical Co., Ltd. es una empresa clave de alta tecnología en el marco del Plan Nacional de la Antorcha con materiales para baterías de litio y materiales de silicio orgánico como su dirección de desarrollo. Los productos de electrolitos incluyen electrolitos de baterías de litio primarias, electrolitos de baterías de iones de litio secundarias, electrolitos de baterías de potencia y electrolitos de supercondensadores. Los agentes de acoplamiento de silano cubren nueve series y más de 60 variedades. Nuestros productos se exportan a Japón, Estados Unidos, Europa, Australia y otros países y regiones, y hemos establecido asociaciones estratégicas con las principales empresas internacionales de la industria. Somos uno de los tres mayores proveedores de electrolitos para baterías de iones de litio del mundo y un importante fabricante nacional de agentes de acoplamiento de silano.
Xinzhoubang (300037) Electrolito de supercondensador
Productos químicos para condensadores: los productos químicos para condensadores de la empresa incluyen principalmente productos químicos para condensadores electrolíticos de aluminio, productos químicos para condensadores de polímero sólido y productos químicos para supercondensadores. La empresa es la principal empresa química de condensadores electrolíticos de aluminio de China. Ocupa una posición de liderazgo en términos de escala, investigación y desarrollo, marca, calidad y servicio. Ha solicitado varias patentes de invención nacionales y se ha convertido en uno de los principales proveedores del mundo. de productos químicos para condensadores electrolíticos de aluminio. La empresa se ha convertido en un proveedor cualificado para los principales fabricantes de condensadores de polímero sólido de todo el mundo y entre sus clientes se incluyen NICHICON, CHEMI-CON, Taiwan Yubang y otras empresas. La compañía ha innovado y dominado de forma independiente las tecnologías clave de los electrolitos de supercondensadores: la tecnología de síntesis de sales de amonio cuaternario de electrolitos y la tecnología de preparación de electrolitos, y se ha convertido en un proveedor calificado para los principales fabricantes de supercondensadores a nivel mundial, como MAXWELL, REDI y NESSCAP de Corea del Sur.
Molibdeno de China (603993) Centro de investigación de nanomateriales de Luoyang: en abril de 2010, la empresa cooperó con CALYNANOMOLY DEVELOPMENT INC. de Estados Unidos para establecer el Centro de investigación de nanomateriales de Luoyang, dedicado a la investigación y el desarrollo de nanomolibdeno. El centro de investigación consta de un laboratorio de síntesis de materias primas, un laboratorio de ensayos electroquímicos y un laboratorio de caracterización. Las principales direcciones de investigación son: desarrollo y producción industrial de tecnología de síntesis de nanomolibdeno respetuosa con el medio ambiente y de bajo consumo de energía; investigación y desarrollo de supercondensadores a base de agua de alta energía específica; desarrollo de aditivos de carbón activado para supercondensadores; desarrollo de supercondensadores híbridos.
Dunan Power Supply (300068)
Investigación y desarrollo de supercondensadores de plomo-carbono: Las baterías de plomo-carbono son una combinación eficaz de baterías de plomo-ácido y supercondensadores. El proyecto utiliza una serie de tecnologías internacionales de vanguardia: el electrodo negativo utiliza tecnología de carbono espumado; el material activo del electrodo positivo utiliza tecnología de carbono de plomo; el ánodo utiliza un colector de corriente a base de titanio;