Kovács Ottó Miklós Polimer-Technológus Mérnök manager.

Pár szó a szén szén nanocsövek szerkezetésről és felhasználásáról:Amikor pát agyonfizetett Amerikai barom elhatározta,hogy a holdat és a földet egy fix huzallal összekötve sokkal olcsóbban lehet árút, személyek,eszközöket és tárgyakat kijuttatni versenyfutás kezdődött az idővel.Fibroin Vs szén nanocső.Elképzeléseik szerint egy plazma majd lézer meghajtású un.”mászó” segítségével érnének célba.

A szén nanocsövek szerkezete:

Ha a szén nanocső egyfalú (SWNT – singlew all nanotube), akkor egy, ha többfalú (MWNT –multiwall nanotube), akkor több grafitos falú koncentrikus henger palástrétegből áll. Mindenhengerpalást rétegben minden egyes szénatom 3 szomszédos szénatommal kapcsolódiksp 2 hibridkötésen keresztül, ily módon egy hexagonális hálózat alakul ki. A nanocsöveket mindkét végükön kupola alakú fél fullerének zárják le.

Ezekben, a hatszögeken kívül, meghatározott számú ötszög is található, biztosítva a konvex felület kialakításához szükséges pozitív görbületet. Az egyfalú szén nanocső tulajdonképpen tökéletes hengerré te kert, egyetlen atom vastagságú grafitrétegnek tekinthetőSzénszálak keletkezése széntartalmú vegyületek fémfelületeken végbemenőKatalitikus lebontása során már régóta ismert volt. Sokáig nem volt azonban bizonyíték arra, hogy a módszer alkalmas lehet szén nanocsövek szintézisére is. Az első sikeres CVD-alapú szén nanocső el ő állítási kísérleteket Yakaman és Ivanov végezte. Ezeket nagyon sok új, módosított eljárás követte, amelyeket néhány közös alapelv összeköt. A legtöbb kísérletben szén forrásként valamilyen szénhidrogént használnak, amelyet hígító gázzal (N2, Ar) kevernek, és a reakciót magas hő mérsékleten (700-1100 °C-on) hajtják végre. A kísérleti berendezés vázlatos rajza a látható. A berendezés egy reaktorból áll, amelyet magas hőMérsékletű kályha vesz körül. A katalizátort a magas hőmérsékletnek és a reduktív körülménye knek ellenálló kvarc-, kerámia-, vagy fémtartóban helyezik el, és így helyezik a reaktorba, amely vízszintes, vagy függőleges elhelyezésű is lehet.A katalitikus szintézis során valamilyen hordozóra felvitt átmenetifém katalizátortalkalmaznak. A katalizátor aktivitását számos tényező befolyásolja, így a katalizátor elkészítésének a módja (vizes vagy alkoholos oldatból impregnálással, ioncserés lecsapatással, vagy nedves őrléssel).Katalitikusan egy és többfalú szén nanocsöveket is elő lehet állítani.

Szén nanocsövek elő állítása:

A nanocsövek nagyon speciális körülmények között szintetizálódnak. Jelenleg három széles körben elterjedt módszer létezik a nanocsövek előállítására. (Mindegyikben előszöratomi állapotú C-t hozunk létre, majd azt csapatjuk le.)

Plazmatechnológia:

Szén nanocsövek keletkeznek inert atmoszférában (jellemzőenhélium vagy argon) fenntartott, két szén elektróda közötti elektromos ívben, azaz plazmában, ahol az átfolyó árama 100 ampert is meghaladja, a hőmérséklet pedig 3000 ºC

feletti. A két C-elektróda között nagy áram, illetve ívfény hatására a C elpárolog(plazmahőmérséklet). Itt szénatomok, illetve atomcsoportok képződnek a szén elektródokból,és rakódnak le különböző szénformákként a reaktorban. Az eljárás előnye:A magas hőmérséklet és a hozzáadott fémkatalizátoroknak köszönhetően

mind egy falú (SWNT), mind többfalú (MWNT) nanocsövek keletkeznek kevés szerkezeti, strukturális hibával vagy éppen hiba nélkül.

Hátránya:A nanocsövek rövidek (50 mikronnál kissebbek),ill.méretüket és irányukat tekintve összekeveredve rakódnak le. Nagy teljesítményű lézerrel hozzuk létre az atomi állapotú C-t: Szintén gyakran használt eljárás a szén nanocsövek előállítására a lézeres elpárologtatás, amely folyamán egy nagyon erős lézerimpulzussal meglőnek egy grafitfelületet, ezáltal szén plazmát hozva létre, amelyet lehűtve nanocsöveket állíthatunk előAz eljárás előnye

A reakció hőmérsékletével kontrollálhatjuk az előállítandó egyfalú szén nanocsövek (SWNT) átmérőinek tartományát.

HátrányaAz eljáráshoz szükséges drága lézerek miatt eza legköltségesebb eljárása háromközül.

Kínaiak reakciókkal állítanak előelemi C-t: szénhidrogének gázfázisú katalitikus bontásával(CVD - Chemical Vapor Deposition). A harmadik és talán legelterjedtebb módszera nanocsövek szintézisére széntartalmúvegyületek, jellemzően néhány nanométeresfémklasztereken (általában kobalt, nikkel vagy vas) történőkatalitikus bontása.Előnye:A háromeljárás közül ez ültethetőát legkönnyebben az ipari termelésbe. Ezzel az eljárással az optikai szálak építéséhez szükséges hosszal rendelkezőnanocsövek készíthetők. Hátránya:Az általában létrejövőtöbb falú nanocsövek hemzsegnek a hibáktól.

Mechanikai tulajdonságok

Nagyfokú szilárdság, szakítószilárdság, rugalmasság, hajlékonyság, hőstabilitás és igen kis sűrűség jellemző rájuk.

Az egyfalú szén nanocsövek rendelkeznek valamennyi ismert anyag közül a legnagyobb szilárdsággal, a gyémánténál erősebb C–C kötések miatt.

Szakítószilárdság: igen nagy, 63 GPa. Ez 252-szer nagyobb az ötvözetlen szerkezeti acélénál (250 MPa). 10–15-ször erősebbek a szénszálaknál is. Mivel sűrűségük 1,33–1,40 gramm/cm3, az alumíniumnál 2-szer könnyebbek (sűrűsége 2,7 gramm/cm3). Ezért könnyű és nagyon erős anyagok előállítását teszik lehetővé.

Rugalmasság: nagy szögben hajlíthatóak károsodás nélkül.

Polivinilalkohol segítségével fonallá fonhatók, a szuper erős szálak hossza akár 100 méter is lehet. Szívósságuk (az a tömegegységre jutó energia, amit az anyag még szakadás vagy törés nélkül képes elnyelni)  570 kJ/kg, ami hússzor nagyobb a golyóálló mellényekben jelenleg használatos kevlár, és háromszor nagyobb a legszívósabb természetes anyag, a pókselyem szívósságánál.

Hőstabilitásuk: igen nagy: vákuumban 2800°C-ig, levegőn 750°C-ig stabilak.

Tehát ha valaki azt gondolja,hogy a nanocsövek túlmutatnak a természet leg ádászabb és legtökéletesebb vegyi és szl formuláin azok tévednek.A pókfona /fibroin/ még mindig klasszisokkal veri tulajdonségaiben,csavarodási modulusában,szakító szilárdságban és rugalmasságban valamint fajsújban a nano technológiát.