مقدمة عن المواد النانوية الكربونية

لفترة طويلة ، يعرف الناس فقط أن هناك ثلاثة متآصلات كربونية: الماس والجرافيت والكربون غير المتبلور.ومع ذلك ، في العقود الثلاثة الماضية ، من الفوليرينات الصفرية الأبعاد ، والأنابيب النانوية الكربونية أحادية البعد ، إلى الجرافين ثنائي الأبعاد تم اكتشافه باستمرار ، ولا تزال المواد النانوية الكربونية الجديدة تجذب انتباه العالم.يمكن تصنيف المواد النانوية الكربونية إلى ثلاث فئات وفقًا لدرجة تقييد المقياس النانوي على أبعادها المكانية: المواد النانوية الكربونية أحادية الأبعاد وثنائية الأبعاد.
تشير المواد النانوية ذات الأبعاد 0 إلى المواد الموجودة في مقياس النانومتر في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، مثل الجسيمات النانوية والتجمعات الذرية والنقاط الكمومية.تتكون عادة من عدد قليل من الذرات والجزيئات.هناك العديد من المواد النانوية الكربونية ذات الأبعاد الصفرية ، مثل أسود الكربون ، الماس النانوي ، نانو الفوليرين C60 ، جزيئات النانو المعدنية المغلفة بالكربون.

حالماC60تم اكتشافه ، بدأ الكيميائيون في استكشاف إمكانية تطبيقهم على المحفز.في الوقت الحاضر ، تشتمل الفوليرينات ومشتقاتها في مجال المواد الحفازة بشكل أساسي على الجوانب الثلاثة التالية:

(1) الفوليرينات مباشرة كمحفز ؛

(2) الفوليرينات ومشتقاتها كمحفز متجانس.

(3) تطبيق الفوليرين ومشتقاته في محفزات غير متجانسة.
الجسيمات المعدنية النانوية المطلية بالكربون هي نوع جديد من المركبات المعدنية النانوية الكربونية الصفرية الأبعاد.نظرًا لقيود الغلاف الكربوني والتأثير الوقائي ، يمكن حصر الجزيئات المعدنية في مساحة صغيرة ويمكن أن توجد الجسيمات النانوية المعدنية المطلية بها بثبات تحت تأثير البيئة الخارجية.هذا النوع الجديد من المواد النانوية الكربونية المعدنية ذات الأبعاد الصفرية له خصائص إلكترونية بصرية فريدة وله مجموعة واسعة جدًا من التطبيقات في المواد الطبية ، ومواد التسجيل المغناطيسية ، ومواد التدريع الكهرومغناطيسي ، ومواد إلكترود بطارية الليثيوم والمواد التحفيزية.

تعني المواد النانوية الكربونية أحادية البعد أن الإلكترونات تتحرك بحرية في اتجاه واحد غير مقياس نانوي وأن الحركة خطية.الممثلون النموذجيون لمواد الكربون أحادية البعد هم الأنابيب النانوية الكربونية وألياف الكربون النانوية وما شابه ذلك.يمكن أن يعتمد الفرق بين الاثنين على قطر المادة المراد تمييزها ، ويمكن أيضًا أن يعتمد على درجة الرسم البياني للمادة المراد تحديدها.وفقًا لقطر المادة يعني أن: القطر D أقل من 50 نانومتر ، عادةً ما يُشار إلى الهيكل المجوف الداخلي باسم الأنابيب النانوية الكربونية ، والقطر في حدود 50-200 نانومتر ، في الغالب بواسطة لوح الجرافيت متعدد الطبقات ، مع لا توجد هياكل مجوفة واضحة يشار إليها غالبًا باسم ألياف الكربون النانوية.

وفقًا لدرجة الرسم البياني للمادة ، يشير التعريف إلى أن الرسم البياني أفضل ، وتوجهالجرافيتتسمى الورقة الموجهة الموازية لمحور الأنبوب الأنابيب النانوية الكربونية ، في حين أن درجة الجرافيت منخفضة أو لا توجد بنية رسومية ، ترتيب صفائح الجرافيت غير منظم ، والمادة ذات الهيكل المجوف في الوسط وحتىالأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدرانكلها مقسمة إلى ألياف الكربون النانوية.بطبيعة الحال ، فإن التمييز بين الأنابيب النانوية الكربونية والألياف النانوية الكربونية ليس واضحًا في الوثائق المختلفة.

في رأينا ، بغض النظر عن درجة التمثيل البياني للمواد النانوية الكربونية ، فإننا نميز بين الأنابيب النانوية الكربونية والألياف النانوية الكربونية بناءً على وجود أو عدم وجود بنية مجوفة.أي أن المواد النانوية الكربونية أحادية البعد التي تحدد بنية مجوفة هي أنابيب نانوية كربونية ليس لها بنية مجوفة أو أن الهيكل المجوف ليس واضحًا من مادة الكربون النانوية أحادية البعد من ألياف الكربون النانوية.
المواد النانوية الكربونية ثنائية الأبعاد: يمثل الجرافين مادة الكربون النانوية ثنائية الأبعاد.كانت المواد الوظيفية ثنائية الأبعاد التي يمثلها الجرافين شديدة السخونة في السنوات الأخيرة.تُظهر هذه المادة النجمية خصائص فريدة مذهلة في الميكانيكا والكهرباء والحرارة والمغناطيسية.من الناحية الهيكلية ، يعد الجرافين الوحدة الأساسية التي تتكون منها مواد الكربون الأخرى: فهو يلتف حتى يصل إلى فوليرينات صفرية الأبعاد ، ويتجعد إلى أنابيب نانوية كربونية أحادية البعد ، ويتراكم في الجرافيت ثلاثي الأبعاد.
باختصار ، لطالما كانت المواد النانوية الكربونية موضوعًا ساخنًا في أبحاث علوم النانو والتكنولوجيا وحققت تقدمًا مهمًا في البحث.نظرًا لهيكلها الفريد وخصائصها الفيزيائية والكيميائية الممتازة ، تُستخدم المواد النانوية الكربونية على نطاق واسع في مواد بطاريات الليثيوم أيون ، والمواد الإلكترونية الضوئية ، وناقلات المحفز ، وأجهزة الاستشعار الكيميائية والبيولوجية ، ومواد تخزين الهيدروجين والمواد الفائقة المكثف وغيرها من الجوانب المثيرة للقلق.

الصين Hongwu Micro-Nano Technology Co. ، Ltd - رائدة تصنيع مواد الكربون النانوي ، هي أول مصنع محلي للأنابيب النانوية الكربونية وغيرها من مواد الكربون النانوية للإنتاج الصناعي وتطبيق الجودة الرائدة في العالم ، وإنتاج النانو- تم تصدير مواد الكربون إلى جميع أنحاء العالم ، والاستجابة جيدة.استنادًا إلى استراتيجية التنمية الوطنية والإدارة المعيارية ، تلتزم Hongwu Nano بالتوجه نحو السوق ، والمدفوعة بالتكنولوجيا ، لتلبية المتطلبات المعقولة للعملاء كمهمتها ، وبذل جهود متواصلة لتعزيز قوة الصناعة التحويلية في الصين.