أنابيب الكربون النانوية (النانونية)

أنابيب الكربـون النانويـة (النانونية)

ما هي أنابيب الكربـون النانويية (النانونية)؟

في السابق و لفترة ليسب ببعيدة كان العلماء لا يعرفون الكثير عن أنابيب الكربـون النانويـة(النانونيـة) أو CNTs لفترة قصيرة ، لكنهم بالتأكيد يعرفون أنها أنابيب مجوفة خفيفة الوزن للغاية تتكون من ذرات الكربـون . و يمكن تشبيه أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) بأنها ورقة من الجرافيت يتم تدحرجها في أسطوانة ، مع شبكة لاتينية سداسية مميزة تشكل الورقة. فأنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) صغيرة للغاية و قطر الأنبوب الكربوني النانوي الواحدة يساوي واحد نانومتر و الذي يعادل قطره واحد إلى عشرة آلاف (1/10000) من قطر شعر الإنسان ، كما يمكن إنتاج أنابيب الكربـون النانوية (النانونيـة) بأطوال مختلفة.

يتم تصنيف أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) وفقًا لتركيباتها: الأنابيب النانويـةأحادية الجدار (SWNTs) وأنابيب الأنابيب النانوية مزدوجة الجدار (DWNTs) والأنابيب النانوية متعددة الجدران (MWNTs). و بالطبع فإن الهياكل أو التراكيب المختلفة لها خصائص فردية تجعل الأنابيب النانوية مناسبة للتطبيقات المختلفة.

ونظرًا لخواصها الميكانيكية والكهربائية والحرارية الفريدة ، توفر أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) فرصًا مثيرة للبحث العلمي والتطبيقات الصناعية والتجارية، كما أن هناك الكثير من إمكانات أنابيب الكربـون النانوية (النانونيـة) في صناعة المركبات المختلفة.

 

كيف يتم تصنيع أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة)؟

تشكل نيران الشمعة أنابيب الكربـون النانويـة بشكل طبيعي ، و من أجل استخدام أنابيب الكربـون النانويـة في البحث وتطوير السلع المصنعة ، طور العلماء أساليب إنتاج أكثر موثوقية. و في حين أن هناك العديد من طرق الإنتاج المستخدمة ، فإن الترسيب الكيميائي للبخار وتصريف القوس والتذرية الليزرية هي الطرق الثلاثة الأكثر شيوعًا لإنتاج أنابيب الكربـون النانوية (النانونيـة).

ففي عملية الترسيب الكيميائي للبخار ، يتم زراعة الأنابيب النانويـة الكربونية من بذور الجسيمات النانوية المعدنية والتي يتم رشها على طبقة أساسية وتسخينها إلى 700 درجة سيليزية. اثنين من الغازات التي يتم اقحامها في العملية تبدأ في تكوين الأنابيب النانوية. (بسبب التفاعل بين المعادن والدوائر الكهربائية ، يستخدم أكسيد الزركونيوم في بعض الأحيان بدلاً من المعدن لبذور الجسيمات النانوية.) و تعتبر طريقة الترسيب الكيميائي للبخار هي الطريقة الأكثر شعبية للإنتاج التجاري.

كانت طريقة التفريغ القوسي هي الطريقة الأولى المستخدمة في تصنيع أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة)، حيث يتم تبخير اثنين من قضبان الكربـون الموضوعة من طرف إلى طرف لتشكيل أنابيب الكربـون النانوية (النانونيـة). في حين أن هذه طريقة بسيطة ألا أنه يجب فصل أنابيب الكربون النانوية (النانونية) عن البخار والسخام.

أما طريقة التذرية الليزرية فإنها تجمع الليزر النبضي وغاز خامل عند درجات حرارة عالية ، حيث يعمل الليزر النبضي بتبخير الجرافيت و يتم تشكيل أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) من الأبخرة. كما هو الحال مع طريقة تصريف القوس ، يجب تنقية أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة).

 

مزايا أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة)

تحتوي الأنابيب النانويـة الكربونية على عدد من الخصائص القيمة والفريدة ، بما في ذلك:
– الموصلية الحرارية والكهربائية العالية
– الخواص البصرية
– المرونة
– الصلابة العالية
– قوة الشد العالية (أقوى 100 مرة من الفولاذ لكل وحدة وزن)
– الوزن الخفيف
– مدى واسع للتوصيل الكهربائي
– امكانية تشكيلها مع احتفاظها بجميع خصائصها المذكورة أعلاه
و عند تطبيقها أو أستخدام أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) على المنتجات ، توفر هذه الخصائص مزايا هائلة. على سبيل المثال ، عند استخدامها في البوليمرات ، يمكن للأنابيب الكربونية النانوية تحسين الخصائص الكهربائية والحرارية والكهربائية للمنتجات.

 

التطبيقات والاستخدامات

اليوم ، تجد أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) التطبيق في العديد من المنتجات المختلفة ، ويواصل الباحثون استكشاف التطبيقات الجديدة الإبداعية.و تشمل التطبيقات الحالية :
– مكونات الدراجات
– توربينات الرياح
– يعرض لوحة مسطحة
– مسح المجاهر التحقيق
– أجهزة الاستشعار
– الدهانات البحرية
– المعدات الرياضية ، مثل الزلاجات ، مضارب البيسبول ، عصي الهوكي ، سهام الرماية ، ألواح التزلج على الأمواج
– الدوائر الكهربائية
– بطاريات ذات عمر أطول
– إلكترونيات

وقد تشمل الاستخدامات المستقبلية لأنابيب الكربـون النانويـة ما يلي:
– الملابس (مقاومة للطعن ومقاوم للرصاص)
– مواد أشباه الموصلات
– المركبات الفضائية
– مصاعد الفضاء
– الألواح الشمسية
– معالجة السرطان
– الشاشات التي تعمل باللمس
– تخزين الطاقة
– البصريات
– الرادار
– الوقود الحيوي
– شاشات الكريستال السائل
– أنابيب الاختبارالدون مجهرية

بينما تحد تكاليف الإنتاج المرتفعة حاليًا من بعض التطبيقات التجارية ، فإن إمكانات طرق الإنتاج والتطبيقات الجديدة مشجعة. كما أن حاليا يتوسع فهم أنابيب الكربـون النانويـة ، وكذلك استخداماتها. و بسبب مزيجها الفريد من الخصائص المهمة ، فإن أنابيب الكربـون النانويـة لديها القدرة على إحداث ثورة ليس فقط في الحياة اليومية ولكن أيضًا في الاستكشاف العلمي والرعاية الصحية.

 

المخاطر الصحية المحتملة لأنابيب الكربـون النانويـة 

إن أنابيب الكربـون النانويـة (النانونيـة) هي مادة جديدة للغاية مع القليل من التاريخ على المدى الطويل. و على الرغم من أن أحدا لم يصاب بالمرض نتيجة للأنابيب النانويـة ، إلا أن العلماء يبشرون بحذر عند التعامل مع جزيئات النانو. فالبشر لديهم خلايا يمكنها التعامل مع الجزيئات السامة والغريبة مثل جزيئات الدخان.

ومع ذلك ، إذا كانت جسيمات أجنبية معينة إما كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا ، فقد لا يتمكن الجسم من التقاط هذه الجسيمات ومعالجتها ، كما هو الحال مع الأسبستوس.و مع ذلك إن المخاطر الصحية المحتملة ليست سبباً للقلق ، ومع ذلك ، يجب على الأشخاص الذين يتعاملون مع الأنابيب النانويـة الكربونية والعمل معها اتخاذ الاحتياطات اللازمة لتجنب التعرض للمخاطر الصحة التي قد تنتج عنها.

 

 

 

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :

 

 

المصدر: https://www.thoughtco.com/what-are-carbon-nanotubes-820395