Nanotuburi de Carbon

16
NANOTUBURI DE CARBON Masterand:Burtea Alexandra Specializare:I NPN

Transcript of Nanotuburi de Carbon

Page 1: Nanotuburi de Carbon

NANOTUBURI DE CARBON

Masterand:Burtea Alexandra

Specializare:INPN

Page 2: Nanotuburi de Carbon

CUPRINS1. Definirea notiunilor

1.1 Carbonul

12. Nanotuburi de carbon

 

2. Studiul proprietatilor carbonului

3. Studiul proprietatilor nanotuburilor de carbon

 

4. Forme constructive/alotrope ale nanotuburilor de carbon

4.1. Nanotuburi cu un singur perete (SWNT)

4.2. Nanotuburi cu mai multi pereti (SNWT)

 

5. Aplicatii ale CNT

5.1. Functionalizarea Nanotuburilor de Carbon

5.2. Metode de funcţionalizare

 6. Toxcitate CNT

7. Concluzii

Page 3: Nanotuburi de Carbon

1.DEFINIREA NOTIUNILOR

• Carbonul-are simbolul C.Cele 3 stari naturale ale carbonului: diamantul, grafitul carbonul amorfiu .

• Nanotuburile de carbon - (CNT) sunt forme alotropice de carbon

Acestea manifesta o duritate si conductibilitate electrica foarte bune si sunt de asemenea buni conductori de caldura

Page 4: Nanotuburi de Carbon

2.Studiul proprietatilor carbonului

• Diamant, cel mai dur material cunoscut, fiecare atom este in legatura cu alti 4 atomi intr-un schelet 3D

• Grafitul consista in legaturi saptamanale de straturi de atomi care sunt aranjati in hexagon.

• C amorfiu este caracterizat de un grad scazut de cristalinitate.

Fig.2. Formele alotropice ale carbonului: a) diamant, b) grafit, c) Lonsdaleit; d, e, f) fulerene C60,, C540, respectiv C70,, g) carbon amorf, h) nanotub de carbon

Page 5: Nanotuburi de Carbon

3. Studiul proprietatilor nanotuburilor de carbon

• Natura legaturilor dintr-un nanotub este descrisa de chimia cuantica aplicata, in special prin hibridizare orbitala. Legaturile chimice din nanotuburi sunt compuse in intregime din legaturi sp² , similare cu cele de grafit. Acest tip de legaturi , care sunt mai puternice decat legaturile de tip sp³ gasite in structura diamantului, asigura duritatea unica a moleculelor .

Fig.3. Clasificarea formelor alotrope ale carbonului în conformitate cu gradul de hibridizare.

Page 6: Nanotuburi de Carbon

4. Forme constructive/alotrope ale nanotuburilor de carbon

• 4.1.Nanotuburi cu un singur perete-(SWCNT)-constau într-o singură foaie grafitică înfăşurată sub forma unui tub cilindric care la capăt prezintă o jumătate de fulerenă.

Fig .4.1.Reprezentarea schematică a SWCNT

Page 7: Nanotuburi de Carbon

Modul de înfăşurare a foii grafitice

• -structură zig-zag• -structură armchair• -structură dependentă de chiralitate(de axa după care se

infăşoară foaia grafitică)

• Fig.4.2.Structurile CNT

Page 8: Nanotuburi de Carbon

4.2. Nanotuburile cu mai multi pereti (MWCNT) - sunt formati din mai multe straturi de grafit rulate in jurul propriei axe pentru a realiza o forma de tub.

Nanotuburile de carbon cu pereti multiplii (MWCNT)- pot fi privite ca o colecţie de câteva tuburi concentrice dispuse asemenea ’’păpuşii ruseşti’’.Această dispunere este asigurată de prezenţa forţelor Waals.

Fig.4.2. MWCNT

Page 9: Nanotuburi de Carbon

5. Aplicatii ale CNT

5.1.Functionalizarea Nanotuburilor de Carbon

Conjugarea nanotuburilor de carbon cu biomoleculele reprezintă un domeniu de cercetare atractiv al nanobiotehnologiei.

Utilizarea nanoparticulelor în domeniul medical a fost motivată de următoarele caracteristici ale acestora:

• nanoparticulele prezintă proprietăţi diferite de cele din domeniul macroscopic chiar şi atunci când prezintă aceeaşi compozitie;

• datorită dimensiunii, compoziţiei şi morfologiei pot circula prin corp, spre diferite părţi ale corpului sau spre celule individuale.

Page 10: Nanotuburi de Carbon

5.2.Metode de funcţionalizare

 

Funcţionalizarea CNT - constă în modificarea peretelui extern a CNT. Această modificare are impact asupra proprietăţilor CNT. De exemplu, solubilitatea, dispersia CNT într-un anumit mediu sunt dependente de agentul de modificare utilizat.

• Modificarea suprafeţei CNT se poate realiză prin diferite metode, cele mai uzuale fiind:

Funcţionalizarea defectelor,

Funcţionalizarea non-covalentă

Functionalizarea covalentă .

Aceste metode au fost clasificate ca fiind metode fizice, chimice sau metode electrochimice.

Page 11: Nanotuburi de Carbon

• Metoda ce implică funcţionalizarea defectelor Această metodă constă în ataşarea unor grupări funcţionale precum

carbonil, carboxil sau hidroxil pe suprafaţa..Defectele generate afectează semnificativ proprietăţile mecanice ale nanotuburilor.

• Funcţionalizarea noncovalentă

Această metodă prezintă un interes deosebit deoarece nu implică o compromitere a proprietăţilor fizice a CNT, permiţând totodată îmbunătăţirea solubilităţii şi a procesabilităţi CNT. Metoda prezintă avantajul menţinerii structurii aromatice a CNT şi a caracteristicilor

electronice.

• Funcţionalizarea covalentă Funcţionalizarea covalentă presupune crearea unor legături chimice

puternice între polimeri şi CNT.

Page 12: Nanotuburi de Carbon

6. Toxcitate CNT

• S-a demonstrat faptul că toxicitatea CNT este o problemă complexă ce depinde de numeroşi factori precum tipul CNT, metoda de sinteză, puritatea CNT, tipul agentului utilizat la modificarea suprafeţei CNT, densitatea grupărilor funcţionale existente pe suprafaţa CNT, solubilitatea în apă, gradul de dispersie, tipul si concentraţia impuritătilor (impurităţi metalice precum fier, nichel). De asemenea dimensiunile (lungimea, diametrul) CNT influenţează citotoxicitatea acestora.

• Cunoştinţele în domeniul nanotoxicologiei s-au îmbogătit dar nu suficient de mult pentru a înţelege complet impactul CNT asupra sănătăţii şi de aceea studii suplimentare sunt necesare în acest sens.

Page 13: Nanotuburi de Carbon

Aplicatii• INDUSTRIA AUTO : RANFORSAREA CAROSERIILOR SI

ANVELOPELOR,LUBRIFIANTI ,PROTECTIA PARBRIZELOR.• MEDICINA:

Page 14: Nanotuburi de Carbon

NANO-MEDICAMENTE ANTI CANCER

Page 15: Nanotuburi de Carbon

INDUSTRIA ELECTRONICA

• ECRANE TOUCH SCREEN,TRANZISTOARE SI CHIP-URI CU NANOTUBURI DE CARBON

Page 16: Nanotuburi de Carbon

7. Concluzii

• Nanostructurile carbonice pot constitui baza unor progrese notabile în domeniul controlului poluării mediului înconjurător, al ranforsării materialelor uşoare şi al stocărilor de energie, al catalizatorilor sau suporţilor pentru catalizatori precum şi al emisiei de câmp, nanodispozitivelor electronice ori ecranării interferenţelor electromagnetice.

• Flexibilitatea lor morfologică le face multifuncţionale dovedindu-se în cea mai mare parte compatibile cu sistemele anorganice şi biologice şi putând avea deci extrem de atractive aplicaţii în biologie şi medicină .