{"id":25341,"date":"2012-02-16T18:46:06","date_gmt":"2012-02-16T15:46:06","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=25341"},"modified":"2012-02-16T18:46:06","modified_gmt":"2012-02-16T15:46:06","slug":"susiniknanotorude-realistlikud-rakendused","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=25341","title":{"rendered":"S\u00fcsiniknanotorude realistlikud rakendused"},"content":{"rendered":"

S\u00fcsiniknanotorud (CNTs \u2013 carbon nanotubes<\/em>) on \u00a0uudishimust ajendatud uurimust\u00f6\u00f6ks v\u00e4ga veetlev uurimisobjekt. Aga kas neid on l\u00f5puks v\u00f5imalik kasutada ka laiatarbe seadmetes?<\/p>\n

S\u00fcsiniknanotorude v\u00f5imalikud rakendused seadmetes tulenevad \u00fcheseinaliste nanotorude (SWNT \u2013 single wall nanotube<\/em>) m\u00e4rkimisv\u00e4\u00e4rsetest omadustest, nagu n\u00e4iteks teadaolevalt k\u00f5rgeim Youngi moodul, k\u00f5rgeim soojusjuhtivus, ballistiline elektronide transport ja k\u00f5rge k\u00fcljesuhtega (aspect ratio) struktuur. T\u00e4naseks on nanotorudel p\u00f5hinevate seadete valmistamine l\u00fckkunud edasi selle materjali suuremas koguses valmistamise raskuste ja nende kasvu kontrollimise keerukuse t\u00f5ttu.
\nKuna varustamise seisukord on praegu paranemas, on aeg vaadata neid seadmeid rakenduste seisukohalt. Kaalume rakendusi neljal laial alal: komposiidid, v\u00e4ljaemissioon (field emission<\/em>), elektroonika, elektrokeemia.<\/p>\n

Komposiidid<\/h3>\n
\"\"<\/a>

S\u00fcsiniknanotorudel p\u00f5hinev painduv ekraan.<\/p><\/div>\n

K\u00f5rge k\u00fclgsuhe (pikkuse ja raadiuse suhe) ja k\u00f5rge juhtivus muudavad s\u00fcsiniknanotorud juhtivates komposiitides kasutamiseks suurep\u00e4raseks materjaliks. Olemasolevad juhtivad komposiidid on valmistatud s\u00fcsiniku tahmast (carbon black<\/em>) pol\u00fcmeeris. T\u00e4nap\u00e4eval kasutatakse aga n\u00e4iteks epoksiidvaiguga segatud mitmeseinalisi s\u00fcsiniknanotorusid (MWNT \u2013 multi-walled carbon nanotubes<\/em>), et viia l\u00e4bi pindade elektrostaatilist v\u00e4rvimist.<\/p>\n

Nanotorude komposiitide abil saadakse v\u00f5rreldes s\u00fcsinikfiibrite v\u00f5i s\u00fcsiniku tahma komposiitidega palju parem pinnaviimistlus. Transpordi temaatika all v\u00f5ib lisaks v\u00e4lja tuua lennuki tiibade ja kere antistaatilise kaitse.
\nTuleviku kasutusalana tasuks mainida elektromagneetilise interferentsi varjestust, mis on paljude t\u00f6\u00f6stusharude jaoks kriitilise t\u00e4htsusega. Selline seadeldis vajab komposiiti, mille juhtivus on 1 S\u2022cm. See t\u00e4hendab seda, et s\u00fcsinikfaas peab olema \u00fclijuhtiv ja see on loodetavasti saavutatav, kui t\u00e4itematerjalina kasutatakse CNT-si.<\/p>\n

Juhtivaid komposiite saaks kasutada ka l\u00e4bipaistvate juhtivate materjalidena. Selliste materjalide turg on eriti lai just elektroonikaseadmete ekraanide valdkonnas. Praegu tegeletakse painduvate l\u00e4bipaistvate materjalide v\u00e4ljat\u00f6\u00f6tamisega, milleks tavap\u00e4rane indiumtinaoksiid (ITO) ei ole oma hapruse t\u00f5ttu kuigi hea. Juhtivad \u00fcheseinalised CNT komposiidid on l\u00e4bipaistvad, kui need on piisavalt \u00f5hukesed. Nende suureks eeliseks on suur painduvus ja hea \u00fchilduvus pol\u00fcmeeralustega.<\/p>\n

V\u00e4ljaemissioon<\/h3>\n

K\u00f5rge k\u00fcljesuhe teeb CNT-d ka ideaalseks v\u00e4ljaemissooni (FE \u2013 field emission<\/em>) materjaliks. FE-ks nimetatakse elektronide kiirgust tahkisest intensiivse elektriv\u00e4lja toimel. CNT-del on parem FE sooritus kui teistel s\u00fcsiniku liikidel, nagu n\u00e4iteks teemantil ja teematisarnasel s\u00f6el.
\nCNT-de selge rakendus FE valdkonnas on elektronkahur j\u00e4rgmise p\u00f5lvkonna skaneeriva elektronmikroskoobi (SEM \u2013 scanning ele<\/em>ctron microscope<\/em>) ja transmissioon elektronmikroskoobi (TEM \u2013 transmissioon electron microscope<\/em>) jaoks. Selles rakenduses tuleks eelistada MWNT-sid, sest neil on suurem mehhaaniline j\u00e4ikus. Lisaks saaks CNT-sid rakendada k\u00f5rge v\u00f5imsusega mikrolainev\u00f5imendites FE katoodides.<\/p>\n

Kolmas v\u00f5imalik rakendus on CNT-de kasutamine v\u00e4ikeste r\u00f6ntgenkiirgusallikate elektronallikana. CNT katoodist v\u00e4ljuv elektronkiir kiirendatakse, et see tabaks metallpinda, tekitades nii r\u00f6ntgenkiiri. V\u00e4ike suure heleduse ja pulseeriva elektronkiirega seade \u00a0v\u00f5imaldab kujutise reprodutseerimist reaalajas. Selline seade peaks konkureerima eksisteerivate r\u00f6ntgenkiirte allikatega ja 3-dimensiooniliste tomograafiliste reprodutseerimistehnikatega.
\nNeljas reaalne rakendus on FE ekraanid (FEDs \u2013 field emission displays<\/em>). See rakendus on olnud suureks huviobjektiks, sest vastav elektroonikat\u00f6\u00f6stus laieneb pidevalt ning kogu ekraanide turg toob sisse ligi 50 miljardit dollarit aastas. FED-e eelised praegu turul domineerivate LCD-dega v\u00f5rreldes on suurem videom\u00e4\u00e4r, suurem v\u00f5imsusefektiivsus, sest see on valgust v\u00e4ljastav ekraan, ja suurem opereerimistemperatuuride vahemik.
\nTeised FE rakendused, nagu n\u00e4iteks elektronallikad lampide jaoks, on mitte\u00e4rilised ettev\u00f5tmised. FE seaded, mida v\u00f5ib kanda edu, on sellised, kus hind ei ole p\u00f5hiline n\u00e4itaja – n\u00e4iteks elektronkahurid SEM-ides.<\/p>\n

Elektrokeemia<\/h3>\n
\"\"<\/a>

\u00dcheseinalise s\u00fcsiniknanotoru sisse l\u00f5ksustatud vesiniku aatomid.<\/p><\/div>\n

Kolmas potentsiaalne ala CNT-de rakendusteks on elektrokeemia. Grafiit on h\u00e4sti tuntud kui stabiilne elektroodmaterjal, mis ei redutseeru ega oks\u00fcdeeru \u00fcle suure potentsiaaliulatuse. CNT-de suur pindala ja madal takistus teeb need elektrokeemia jaoks v\u00e4ga huvipakkuvaks.
\nCNT-sid saaks kasutada superkondensaatorite elektroodides, seda just nende suure kontrollitava pindala t\u00f5ttu. SWNT-del on s\u00fcsinikmaterjalidest suurim pindala-mahu suhe, kuna k\u00f5ik selle aatomid asuvad pinnal, tehes sellest parima elektroodmaterjali. CNT-de eeliseks on ka see, et neil on palju madalam takistus kui praegu elektroodide valmistamisel kasutataval aktiveeritud s\u00f6el, v\u00f5imaldades seega suurendada v\u00f5imsustihedust. Limiteerivaks teguriks on CNT-de halb \u00fchilduvus pol\u00fcmeerist alustega, seda saab aga teha madalatel temperatuuridel ja madala kuluga, kuna aktiveeritud s\u00fcsi on v\u00e4ga odav.
\nTeiste v\u00f5imalike rakendustena v\u00f5ib v\u00e4lja tuua CNT-de kasutamise vesinikku hoiustavate seadmetena energiat\u00f6\u00f6stuses ning CNT-de kasvatamise k\u00fctuseelementide elektroodmaterjalidena.<\/p>\n

Elektroonika<\/h3>\n
\n
\"\"<\/a>

CNT v\u00e4ljatransistor.<\/p><\/div>\n

CNT-d v\u00f5imaldavad kanda k\u00f5igist metallidest suurimat voolutihedust, n\u00e4iteks 1000 korda suuremat kui vask. On h\u00e4sti teada, et r\u00e4nip\u00f5histe pooljuhtkomponentide suurused v\u00e4henevad j\u00e4tkuvalt, see lubab aga transistoritevahelistel \u00fchendustel aina suuremaid voolutihedusi kanda \u2013 selleks sobivad CNT-d h\u00e4sti.<\/p>\n<\/div>\n

CNT-si on rakendatud ka v\u00e4ljatransistorites (FET). Kui v\u00f5rrelda nanotorudel ja r\u00e4nil p\u00f5hinevaid v\u00e4ljatransistoreid, siis on n\u00e4ha, et CNT-de abil valmistatud v\u00e4ljatransistorid on ligi 20 korda paremad kui olemasolevad laboris t\u00e4iustatud metalloksiidi-pooljuhtseaded.<\/div>\n
<\/div>\n
<\/div>\n
<\/div>\n
<\/div>\n
<\/div>\n

Autor: Inga P\u00f5ldsalu
\nReferaat p\u00f5hineb John Robertsoni artiklil ,,Realistic applications of CNTs\u201c.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

S\u00fcsiniknanotorud (CNTs \u2013 carbon nanotubes) on \u00a0uudishimust ajendatud uurimust\u00f6\u00f6ks v\u00e4ga veetlev uurimisobjekt. Aga kas neid on l\u00f5puks v\u00f5imalik kasutada ka laiatarbe seadmetes? S\u00fcsiniknanotorude v\u00f5imalikud rakendused seadmetes tulenevad \u00fcheseinaliste nanotorude (SWNT \u2013 single wall nanotube) m\u00e4rkimisv\u00e4\u00e4rsetest omadustest, nagu n\u00e4iteks teadaolevalt k\u00f5rgeim Youngi moodul, k\u00f5rgeim soojusjuhtivus, ballistiline elektronide transport ja k\u00f5rge k\u00fcljesuhtega (aspect ratio) struktuur. T\u00e4naseks on […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":25344,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[155],"tags":[77,147],"class_list":{"0":"post-25341","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-referaadinurgake","8":"tag-kytuseelemendid","9":"tag-nanotehnoloogia","10":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25341","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=25341"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25341\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/25344"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=25341"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=25341"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=25341"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}