нанотехнологии. Нанотехнологии.. 2. Что такое углеродные нанотрубки. История открытия
 Скачать 29.09 Kb.
|
|
2. Что такое углеродные нанотрубки. История открытия. Углеродные нанотрубки — протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров состоят из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и заканчиваются обычно полусферической головкой. Углеродные каркасные структуры - это большие (а иногда и гигантские!) молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода. Главная особенность этих молекул - это их каркасная форма: они выглядят как замкнутые, пустые внутри "оболочки". Самая знаменитая из углеродных каркасных структур - это фуллерен C60. Разнообразие форм: нанотрубки могли быть большие и маленькие, однослойные и многослойные, прямые и спиральные. Несмотря на кажущуюся хрупкость и даже ажурность, нанотрубки оказались на редкость прочным материалом, как на растяжение, так и на изгиб. Фуллерен (C60) был открыт группой Смоли, Крото и Кёрла в 1985 г., за что в 1996 г. эти исследователи были удостоены Нобелевской премии по химии. в 1974—1975 гг. Эндо и др. опубликовали ряд работ с описанием тонких трубок с диаметром менее 100 A, приготовленных методом конденсации из паров. В 1992 в Nature была опубликована статья, в которой утверждалось, что нанотрубки наблюдали в 1953 г. Годом ранее, в 1952, в статье советских учёных Радушкевича и Лукьяновича сообщалось об электронно-микроскопическом наблюдении волокон с диаметром порядка 100 нм, но исследования не продолжились. 3. Применение нанотехнологий в сфере экологии. В настоящее время активно исследуются и применяются природные наноструктуры: цеолиты и другие пористые породы в качестве так называемых «кондиционеров», особенно в системах регулируемого водоснабжения; глины и цеолиты в качестве защитных материалов на хранилищах радиоактивных отходов; введение в пищевые продукты алюмосиликатов в качестве структурирующих агентов (например, получение диетических, немолочных сливок) или цеолитов в корма для животных, ускоряющие их рост; цеолиты в качестве ионообменников для очистки воды; силикагель и другие нанофазные твердые осушители (обезвоживающие средства). Разработка методов быстрой идентификации, описания и анализа наночастиц позволит надежнее оценивать их роль как загрязнителей окружающей среды, а также однозначно определять источники загрязнения. Для очистки воды перспективны: нанопористые полимеры, введение наноструктурных агентов, углеродные нанотрубки. Для адсорбции атомов тяжелых металлов используют мезопористые композитные материалы. Один конец молекулы жестко связывается с керамической подложкой, а второй остается свободным и может взаимодействовать с веществами, подлежащими удалению. Использование наноматериалов для создания новых катализаторов продолжает привлекать пристальное внимание исследователей. Каталитическое окисление оксида углерода применяется для очистки воздуха, конверсии автомобильных выхлопов, в технологии новых топливных элементов, основанных на окислении метанола и других углеводородов. Предлагается имплантировать миниатюрные биотопливные батареи в организм человека. Вводя внутрь кровеносных сосудов микроустройства, в которых может происходить окисление глюкозы и восстановление кислорода. Для успешного использования существующих и появляющихся во все возрастающем количестве новых технологий, связанных с экологией, важна организация сотрудничества между университетами, лабораториями и промышленными предприятиями. 3.Принцип изготовления и применения уранового топлива Топливо для АЭС – это химические элементы, обладающие радиоактивными свойствами. На всех атомных станциях таким элементом выступает уран. Устройство станций подразумевает, что АЭС работают на сложном составном топливе, а не на чистом химическом элементе. И чтобы из природного урана добыть урановое топливо, которое загружается в ядерный реактор, нужно провести множество манипуляций. Уран состоит из двух изотопов, то есть в его составе есть ядра с разной массой. Назвали их по количеству протонов и нейтронов изотоп -235 и изотоп-238. Выяснилось, что такого урана в природе всего 0,7 % (остальные проценты достались 238 изотопу). И уран решили обогащать. Обогащение урана это процесс, когда в нем остается много нужных 235х изотопов и мало ненужных 238х. Задача обогатителей урана – из 0.7% сделать почти 100% урана-235. Обогатить уран можно с помощью двух технологий – газодиффузионной или газоцентрифужной. Для их использования уран, добытый из руды, переводят в газообразное состояние. В виде газа его и обогащают. Принцип изготовления уранового порошока. Обогащенный урановый газ переводят в твердое состояние – диоксид урана. Чистый твердый 235 уран позже дробят в урановый порошок. Принцип работы урановых таблеток. Урановые таблетки – это твердые металлические шайбы, длиной в пару сантиметров. Чтобы из уранового порошка слепить такие таблетки, его перемешивают с веществом – пластификатором, он улучшает качество прессования таблеток. Прессованные шайбы запекают при температуре 1200 градусов по Цельсию более суток, чтобы придать таблеткам особую прочность и устойчивость к высоким температурам. То, как работает АЭС, напрямую зависит от того, насколько хорошо спрессовали и запекли урановое топливо. 4.Что такое МРТ? Какие его основные компоненты? Магни́тно-резона́нсная томогра́фия — способ получения томографических медицинских изображений для исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса. 2007 – Исследователи IBM разработали технологию магнитно-резонансной томографии, обеспечивающую возможность визуализации объектов наномасштаба. Эта технология, впервые в мире позволившая применить магнитно-резонансную томографию на подобном уровне, является огромным достижением на пути построения микроскопа, способного «увидеть» строение атома в трех измерениях. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Основные компоненты: магнит, который создает внешнее постоянное магнитное поле с вектором магнитной индукции В0; градиентные катушки, которые создают слабое магнитное поле в трех направлениях в центре магнита, и позволяют выбрать область исследования; радиочастотные катушки, которые служат для возбуждения протонов в теле пациента и для регистрации ответа сгенерированного возбуждения. |