Uhlíkové nanotrubice

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Typy uhlíkových nanotrubic - schémata
Nanotrubice - mikrosnímek

Uhlíkové nanotrubice (anglicky: carbon nanotubes - CNTs) jsou podlouhlé útvary, jejichž stěny jsou tvořeny atomy uhlíku (podobné kulovitým fullerenům) o průměru 1 až 100 nanometrů a o délce do 100 µm. Mohou být jedno- či vícestěnné.

Vlastnosti a použití[editovat | editovat zdroj]

Uhlíkové nanotrubice se využívají např. v elektrotechnice.[1] Mohou sloužit jako výborné elektrické vodiče, neboť se v nich mohou elektrony pohybovat téměř volně, odpor nanotrubic je velmi malý a téměř nezávisí na její délce.[2]

Pokusy s použitím nanotrubic k výrobě textilních vláken[editovat | editovat zdroj]

[3] V roce 1985 byly při pokusech vaporizace grafitu s pomocí laseru s vysokou energií nalezeny tzv. buckminsterské fulereny (C60). V roce 1991 objevili japonští vědci, že tyto molekuly mají válcový tvar a že uhlíkové nanotrubice mohou dosáhnout pevnosti kolem 1 TPa (200 x vyšší než molekuly oceli ve stejné velikosti). Syntéza nanotrubic se dá provádět několika metodami:

Metoda Výtěžek Výhody Nevýhody
Obloukový výboj 30-90% jednoduchý, nenákladný proces,
vysoký výtěžek, vysoká čirost,
průměr trubic = 1-20 nm
krátké trubice s náhodnými délkami,
dávkovaný proces
Laserové vypařování 70% vysoká čirost, dobrá regulace
stejnoměrnosti průměru
vysoké náklady na zařízení,
dávkovaný proces
Nános chemickým
vypařováním
95% vysoká čirost, dlouhé trubice,
nepřetržitý proces, průměr t. = 0,8-2 nm
mnoho závad
ve výsledných trubicích
Solární pec 60% průměr trubic = 1,2-1,6 nm velmi pomalý proces,
náhodné délky trubic

S cílem zvýšení pevnosti textilních vláken byly prováděny pokusy s kompozity z různých polymerů s příměsí ulíkových nanotrubic. Výsledky pokusů s polyamidem, polypropylenem, UHMWPE a dalšími zůstaly však daleko za teoretickými předpoklady.

V roce 2013 bylo z uhlíkových nanotrubic získaných (pravděpodobně) pyrolyzou celulózy při teplotách 1500 až 2200°C laboratorně vyrobeno (v Číně) textilní vlákno o délce 550 mm s tažnou pevností 120 GPa. Filamenty z uhlíkových nanotrubic zpracovaných gelovým zvlákňováním byly pokusně vyrobeny s průměrem 46 nm. Maximální tažná pevnost dosáhla cca 270 MPa s modulem do 10 GPa.

Zplodiny z výroby[editovat | editovat zdroj]

Američtí vědci prokázali mnohé toxické a rakovinotvorné zplodiny z výroby uhlíkových nanotrubic, například 15 aromatických uhlovodíků jako benzo(a)pyren nebo benzen, ale i další látky jako 1,3-butadien.[4]

Zdravotní rizika[editovat | editovat zdroj]

V květnu 2008 zveřejnil britsko-americký výzkumný tým studii, podle které uhlíkové nanotrubice v dutině břišní pokusných zvířat způsobují podobné patologické změny jako např. vlákna azbestu. Švédský výzkum zase ukázal, že u myší způsobuje vdechování jednostěnných uhlíkových nanotrubic plicní zánět a fibrózu. Zjištěny byly i genotoxické účinky uhlíkových nanotrubic.[4] Některé jiné studie však strach z použití uhlíkových trubic zmírňují.[5] Podle IARC jsou klasifikovány jako podezřelý karcinogen.[6]

Ekologická rizika[editovat | editovat zdroj]

Uhlíkové nanotrubice jsou v životním prostředí biologicky dostupné pro živé organismy, mají schopnost dlouhodobě přetrvávat v prostředí a hromadit se v potravních řetězcích.[7]

Související články[editovat | editovat zdroj]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Rádio z uhlíkové nanotrubice, Vesmír 87, 241, 2008/4
  2. Nanotechnologie – malé rozměry, velké příležitosti
  3. Bhat: Structure and Properties of High-Performance Fibers, Woodhead Publishing 2017, ISBN 978-0-08-100550-7, str, 79-110
  4. a b Miroslav Šuta: Uhlíkové nanotrubice a jejich rizika, EKO - ekologie a společnost, 5-6/2009
  5. MIHULKA, Stanislav. První lidský enzym degradující nanotrubičky [online]. Osel.cz. Dostupné online.  
  6. http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/ClassificationsGroupOrder.pdf – Agents Classified by the IARC Monographs
  7. Miroslav Šuta: Nanotechnologie: Velké přísliby i značná rizika nanotrubic, respekt.cz, 28. srpna 2007

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Miroslav Šuta: Uhlíkové nanotrubice a jejich rizika, EKO - ekologie a společnost, 5-6/2009