Использование углеродных нанотрубок

// // Исследования и разработки //

Современными учеными тщательно изучены свойства более ста химических элементов. Они имеют разную температуру плавления, одни могут растворяться в воде другие - нет, проводить электричество или быть диэлектриками. Часть элементов, таких как железо или медь известны человечеству несколько тысяч лет, другие были открыты не так давно, примерно сто – двести лет тому назад. Это алюминий, уран, литий и т.д. Некоторые элементы, обладающие уникальными свойствами, открыты учеными совсем недавно. Японским ученым Сумио Иидзимой в 1991 перовом году были обнаружены длинные углеродные образования, имеющие цилиндрическую форму, они получили название нанотрубок.

Что такое углеродная нанотрубка?

Нанотрубка состоит более чем из одного миллиона атомов углерода, которые образуют шестиугольники. Имеет вид свёрнутой в цилиндр графитовой плоскости. Длинна может быть от одного до нескольких десятков нанометров, толщина в 50 – 100 тысяч раз меньше волоса человека, внутри полая. Она легче стали в 6 раз, но при этом обладает прочностью, которая в 50 – 100 раз превышает те же характеристики стали, и это не смотря на свои маленькие, невидимые невооруженным взглядом размеры. Если представить себе нанокабель составленный из одиночных трубок протянутый от Земли до Луны, то в смотанном виде он поместился бы на катушке по размерам сравнимой с маковым зерном. Нить диаметром в 1 мм из нанотрубок могла бы выдерживать грузы весом до 20 т. Это в несколько сотен миллиардов раз превышает ее собственную массу. Кроме таких свойств как прочность и легкость, углеродные трубки являются сверхпроводниками.

Возможности применения

В полую молекулу нанотрубки можно вводить атомы различных веществ и использовать ее как контейнер для их перемещения. Разработка такой технологии позволит создать новый вид автомобильного двигателя, который будет работать не на бензине, а на экологически безопасном водороде. До сих пор он не был разработан потому, что для хранения водорода нужны контейнеры такого размера как открытые относительно недавно нанотрубки.

Ученые предполагают, что в будущем им найдется широкое применение в качестве:

  1. сверхпрочных нитей, композитных материалов;
  2. транзисторов, нанопроводов, прозрачных проводящих поверхностей, топливных элементов;
  3. элемента для создания соединений между нейронами и электроникой в новейших нейрокомпьютерных системах;
  4. капсул для хранения и перемещения активных молекул, металлов и газов, их можно использовать как нанопипетки.

«Космический лифт» из нанотрубок

Планируется разработка технологии, позволяющей получать нанотрубки длинной до 1 метра. На их основе можно будет построить «космический лифт» - трос, который соединит космическую станцию с платформой, находящейся на поверхности Земли. Такой лифт будет доставлять в космос грузы и людей, при этом не потребуется тратить огромные деньги на запуск ракет. По кабелю будут передвигаться кабинки, доставляющие метеорологические зонды для их дальнейшего вывода на околоземную орбиту или намного дальше.

Возможно, в будущем будут созданы комфортабельные кабины для людей, желающих отправиться в космическое путешествие. Кабинки для передвижения будут получать энергию от солнечных батарей. На самом верху «космического лифта» будет построена стартовая площадка, с нее смогут отправляться космические аппараты к Луне, Марсу, другим звездам и планетам. Идея космического подъемника появилась еще в 1895 году, о такой возможности говорил ученый К. Циолковский. Самым прочным материалом, подходящим для изготовления такого троса или подъемника в конце девятнадцатого века была сталь, но предварительные расчеты показали, что он оборвется под тяжестью собственного веса уже на высоте 50 км.