پاورپوینت معرفی نانوفیبرهای کربنی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

معرفی نانوفیبرهای کربنی

اسلاید 2 :

نانوساختارها
نانوساختارهای کربنی

اسلاید 3 :

نانوفیبرهای کربنی
نانوفیبر کربنی، نانوساختارهای استوانه ای با لایه های گرافن می باشند.

اسلاید 4 :

نانوفیبرهای کربنی
نانوفیبرهای کربنی به صورت های زیر مرتب شده اند:
مخروط انباشته (Stacked Cones)
فنجان (Cups)
صفحات (Plates) و بدون هسته توخالی (No Hollow Core)، اما با سایت های لبهای بسیار در دیوار بیرونی

اسلاید 5 :

VGCFs و انواع کوچکتر آنها از نظر اندازه، VGCNFs، از جمله فیبرهای کربنی کوتاه می باشند.
VGCFs : فیبر کربن رشد یافته از بخار
VGCNFs : نانوفیبر کربن رشد یافته از بخار

اسلاید 6 :

این ساختارها به علت پتانسیل در پیشرفت خواص.
حرارتی، الکتریکی، محافظ فرکانس و مکانیکی توجه زیادی را به خود معطوف کرده اند.
این مواد به طور گسترده در سیستم های مختلف مانند کامپوزیت ها مورد استفاده قرار می گیرند که به دلیل خواص استثنایی و قیمت پائین آنها می باشد.

اسلاید 7 :

تاریخچه
اولین گزارش در مورد نانوفیبر کربن که به سال 1889 بر می گردد، سنتز کربن رشته ای توسط Hughes و همکارانش می باشد.
آنها از مخلوط گازی متان/هیدروژن استفاده کردند و رشته های کربن را از طریق پیرولیز گاز، رسوب کربن و رشد رشته ایجاد کردند.
درک واقعی این فیبر، با این حال، خیلی بعد هنگامی که ساختار آنها توسط میکروسکوپ الکترونی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت انجام شد.

اسلاید 8 :

تاریخچه
اولین مشاهدات نانوفیبر کربنی با میکروسکوپ الکترونی در اوایل دهه 1950 توسط.
دانشمندان اتحاد جماهیر شوروی Radushkevich و Lukyanovich انجام شده است.
این دانشمندان فیبر های کربنی گرافیتی توخالی با قطر 50 نانومتر را شناسایی کردند.

اسلاید 9 :

در اوایل دهه 1970، محققان ژاپنی Koyama و Endo، موفق به ساخت VGCF با قطر 1 میکرومتر و طول بالاتر از 1 میلی متر شدند.
بعدها، در اوایل دهه 1980،Tibbetts در ایالات متحده آمریکا و Benissad در فرانسه روند ساخت VGCF را کامل کردند.

اسلاید 10 :

در ایالات متحده آمریکا، مطالعات عمیق تر با تمرکز بر سنتز و خواص این مواد برای کاربردهای پیشرفته توسطR. Terry K. Baker انجام شد.
با نیاز به مهار رشد نانوفیبر کربنی به علت مشکلات مداوم ناشی از تجمع مواد در انواع فرآیندهای تجاری به ویژه در زمینه خاص پردازش نفت، ترغیب شد.
برای اولین بار تجاری شدنVGCF توسط شرکت ژاپنی Nikosso در سال 1991 تحت نام تجاری Grasker انجام شد.

اسلاید 11 :

VGCNF از طریق فرایندی مشابه VGCF تولید می شود.
تنها قطر VGCNF به طور معمول کمتر از 200 نانومتر است.
شرکت های متعددی در سراسر جهان به طور جدی در تولید در مقیاس تجاری از نانوفیبر کربن و برنامه های کاربردی مهندسی جدید در تلاش می باشند.

اسلاید 12 :

روش های سنتز
نانوفیبرهای کربنی عمدتاً بر اساس روش های تولید نانولوله های کربنی تولید می شوند.
با این توضیح که در برخی روش ها نانولوله ها و در برخی روش های دیگر نانوفیبر کربنی درصد بیشتری از محصول را شامل می شوند.
در روش های تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، عمدتاً نانولوله های کربنی تولید می شوند.
در روش رسوب شیمیایی بخار (CVD) این درصد خیلی کمتر خواهد بود.

اسلاید 13 :

روشهای غالب تجاری برای ساخت VGCF و VGCNF :
رسوب شیمیایی بخار کاتالیستی (CCVD)
رسوب شیمیایی بخار (CVD) شامل انواع مختلف حرارتی و همچنین به کمک پلاسما
مولکول ها در فاز گاز در دمای بالا تجزیه می شوند.
کربن در حضور یک کاتالیزور فلز واسطه بر روی یک بستر رسوب می دهد که در آن رشد فیبرها در اطراف ذرات کاتالیزور انجام می شود.

اسلاید 14 :

این فرآیند شامل مراحل مجزا مانند موارد زیر می باشد:
تجزیه گاز
رسوب کربن
رشد فیبر
افزایش ضخامت فیبر
گرافیتی شدن (Graphitization)
خالص سازی
این فرآیند منجر به فیبر توخالی (Hollow Fibers) می شود.
قطر نانوفیبر بستگی به اندازه ی کاتالیزور دارد.

اسلاید 15 :

فرآیند CVD برای ساخت VGCF به طور کلی به دو دسته طبقه بندی می شود:
فرایند کاتالیزور ثابت ( (Fixed-catalyst Process or Batch)
فرایند کاتالیزور شناور (پیوسته) (Floating-catalyst Process)

اسلاید 16 :

فرایند Batch توسط Tibbetts ارائه شد.
در این فرایند مخلوطی.
از هیدروکربن/هیدروژن/هلیوم که از Mullite(سیلیکات آلومینیوم بلورین) عبور داده می شود.
ذرات رسوبات ریز آهن به عنوان کاتالیست در ⁰C1000 استفاده می شوند.

اسلاید 17 :

هیدروکربن مورد استفاده متان در غلظت 15٪ حجمی می باشد.
رشد فیبر در چند سانتی متر فقط در 10 دقیقه با زمان اقامت گاز s20 به دست می آید.
به طور کلی، طول فیبر را می توان با زمان اقامت گاز در راکتور کنترل کرد.
گرانش و جهت جریان گاز به طور معمول بر جهت رشد فیبر تاثیر می گذارد.

اسلاید 18 :

فرایند کاتالیزور پیوسته یا شناور در اوایل توسط Koyama و Endo ارائه شد.
بعد از آن توسط Hatano و همکارانش تغییر یافت.
این فرآیند به طور معمول،VGCF را با قطر زیرمیکرونی و طول از چند تا 100 میکرون ایجاد می کند، که مطابق تعریف نانوفیبر کربنی می باشد.
در این روش ترکیبات آلی فلزی محلول در یک حلال فرار مانند بنزن استفاده می شوند.
این روش مخلوطی از ذرات بسیار ریز کاتالیست (5-25 نانومتر در قطر) در گاز هیدروکربنی را وقتی که درجه حرارت تا C1100⁰ افزایش می یابد، ایجاد می کند.

اسلاید 19 :

در کوره، رشد فیبر بر روی سطح ذرات کاتالیزور آغاز می شود.
رشد ادامه می یابد تا زمانی که.
مسمومیت کاتالیزور با ناخالصی های موجود در سیستم رخ می دهد.

اسلاید 20 :

در مکانیزم رشد فیبر شرح داده شده توسط بیکر و همکارانش.
فقط بخشی از ذرات کاتالیزور که در معرض مخلوط گاز قرار می گیرند، منجر به رشد فیبر می شوند.