Лекционный курс «Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли»



Дата04.12.2016
өлшемі17,28 Kb.
#3116

Лекционный курс «Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли»

  • Ранее известные
  • аллотропные модификации углерода –
  • графит и алмаз
  • КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ
  • ГРАФИТА И АЛМАЗА
  • НАНОУГЛЕРОД
  • Диамондоиды, фуллерены, графены,
  • нанотрубки, наноалмазы
  • Природные
  • ДИАМОНДОИДЫ
  • ( каркасные углеводороды )
  • обнаружены
  • в нефтях Чехии в 1933 г.
  • Простейшая структура (C10H16) - адамантан (от древнегреческого наименования алмаза - αδαμας ).
  • 1 – адамантан, 2 – диамантан,
  • 3 – триамантан, 4 - тетрамантаны
  • Области применения ДИАМОНДОИДОВ :
  • - антивирусные лекарственные препараты,
  • - улучшенные ракетные топлива,
  • - эффективные взрывчатые вещества,
  • - устройства микроэлектроники
  • - …………..
  • Фактически все производители мониторов в Японии,
  • а также фирмы США в настоящее время работают над
  • созданием дисплеев с полевой эмиссией
  • (field emission display - FED) - ярких плоских экранов,
  • занимающих промежуточное положение
  • (в том числе и по цене) между обычными экранами
  • на ЭЛТ и ЖК-панелями.
  • ДИАМОНДОИДЫ В ЭЛЕКТРОНИКЕ
  • В последние годы обнаружено, что
  • эффективными наноэмиттерами
  • электронов в FED дисплеях могут быть
  • монослои молекул диамондоидов
  • В 2003 г.
  • организовано коммерческое
  • предприятие по выделению
  • ДИАМОНДОИДОВ
  • из сырых нефтей
  • Chevron Texaco (США)
  • Содержание диамондоидов в природных нефтях - 50-500 микрограмм на грамм нефти
  • (до 2000 микрограмм на грамм)
  • Стоимость искусственного химического синтеза диамондоидов - до сотен долларов за грамм
  • Природные
  • НАНОАЛМАЗЫ
  • Наноалмазы во фракции
  • асфальтенов мексиканской
  • природной нефти
  • Energy & Fuels 2004, 18, 390-395
  • НАНОАЛМАЗЫ
  • Строение частицы
  • наноалмаза
  • (фото с сайта 
  • http://abba.com.tw)
  • Детонационные
  • наноалмазы
  • ( 200 Å = 20 нм )
  • Схемы электростатического
  • удерживания
  • молекул лекарства
  • частицами наноалмаза
  • Взаимодействие модифицированных частиц
  • наноалмаза (зеленые)
  • с раковыми клетками мыши (коричневые).
  • (Изображение в флуоресцентном микроскопе)
  • НАНОАЛМАЗЫ в лечении рака
  • Более 500 лет назад Леонардо да Винчи (1452-1519)
  • иллюстрировал книгу своего современника,
  • францисканского монаха и математика
  • Луки Пачоли (1445-1514)
  • «Божественная пропорция» («De Devina Proportione»),
  • изданную в 1509 г. Одна из иллюстраций – изображение
  • усеченного икосаэдра, символа водной стихии.
  • ФУЛЛЕРЕН
  • ФУЛЛЕРЕН
  • обнаружен осенью 1985 г.
  • 1984 г.
  • Кластеры с магическими четными числами атомов
  • углерода 36 < n < 150 – фуллерены !!?
  • E.A. Rohlfing, D.M. Cox, A. Kaldor, J. Chem. Phys. 81, 3322 (1984).
  • ФУЛЛЕРЕН
  • Сентябрь 1985,
  • Rice University,
  • R. Smalley
  • ФУЛЛЕРЕН
  • ФУЛЛЕРЕН
  • Нобелевская Премия 1996 г.
  • Роберт Кёрл, Гарольд Крото, Ричард Смолли
  • ЭКСПО-67, Монреаль
  • «Геодезический купол»
  • Архитектор
  • Бакминстер Фуллер
  • С60 – БАКМИНСТЕРФУЛЛЕРЕН (1985 г.)
  • ФУЛЛЕРЕН - термин
  • Типы ФУЛЛЕРЕНОВ
  • Кристаллические материалы
  • из ФУЛЛЕРЕНОВ
  • ГЦК структура с постоянной решетки 1,417 нм
  • Расстояние C60-C60 – 1,002 нм
  • Нековалентные связи
  • Испарение графита в
  • электрической угольной дуге в атмосфере гелия при пониженном давлении
  • Фуллерены C60 и
  • C70 выделяют из сконденсированных паров путём экстракции бензолом.
  • Промышленное производство ФУЛЛЕРЕНОВ
  • ( путем сжигания толуола )
  • ФУЛЛЕРЕНОВЫЕ «луковицы»
  • МОЛЕКУЛЫ
  • АСФАЛЬТЕНОВ
  • ФУЛЛЕРЕНЫ в природных нефтях
  • В природных битумах концентрация фуллеренов C60 не более 0,2-0,3 ппм
  • УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ
  • обнаружены в 1991 г.
  • Японский ученый
  • Профессор
  • Sumio Iijima
  • УГЛЕРОДНЫЕ
  • НАНОТРУБКИ
  • УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ
  • в природной мексиканской нефти
  • Промышленное производство
  • УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
  • Плазменный реактор
  • компании SINTEF
  • в Норвегии
  • и его продукция
  • МОЛЕКУЛЯРНОЕ СОВЕРШЕНСТВО УГЛЕРОДНЫХ НАНООБЪЕКТОВ:
  • Идеальная структура фуллеренов и нанотрубок
  • Электропроводность меди.
  • Теплопроводность алмаза.
  • Химия углерода.
  • Самое прочное волокно, которое когда-либо
  • будет создано.
  • Применения УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
  • Нанотранзистор
  • Зонд АСМ
  • КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ
  • В 2011 г. специалисты из Rice University
  • изготовили проводящий кабель из
  • углеродных нанотрубок, легированных
  • атомами йода
  • Электропроводность кабеля – такая же, как у обычных
  • металлических проводов, а масса – в 6 раз меньше.
  • 1 мм
  • Гибкий материал из углеродных
  • нанотрубок, сохраняющий
  • пластические свойства в диапазоне
  • температур более 1000 градусов
  • Самый большой в мире
  • кусок ткани из
  • углеродных нанотрубок
  • ( 2008 г.,
  • Nanocomp Technologies )
  • Первые образцы
  • ГРАФЕНА
  • выделены в 2004 г.
  • A. Geim (Англия)
  • К. Новоселов (Россия)
  • C62H20
  • ЗА ОТКРЫТИЕ ГРАФЕНОВ
  • В 2010 Г.
  • ПРИСУЖДЕНА
  • НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ
  • ГРАФЕНЫ – предшественники
  • фуллеренов и углеродных нанотрубок
  • Возможные применения графеновых покрытий
  • в наноэлектронике
  • Вычислительные устройства
  • на основе графена имеют
  • большее быстродействие
  • и не требуют высоких затрат
  • на охлаждение
  • Графеновые
  • «нанороботы»
  • для
  • нефтяных
  • месторождений
  • ФОРМИРОВАНИЕ
  • НАНОСТРУКТУР
  • В РЕЗУЛЬТАТЕ
  • САМООРГАНИЗАЦИИ
  • ЧАСТИЦ НАНОУГЛЕРОДА
  • ПРИРОДНЫХ НЕФТЕЙ
  • ( Ассоциативные наноколлоиды
  • наноуглерода )
  • Самоорганизация диамондоидов
  • в структуры типа «хозяин-гость»
  • и в цепочечные структуры
  • G. Ali Mansoori
  • Advances in Chemical Physics
  • Vol. 136, pp. 207-258, 2007
  • Формирование наноструктур
  • частицами наноалмаза
  • Нанокристалл
  • фуллеренов
  • (фуллерит)
  • Микрокристаллы
  • фуллерита
  • (изображение в СЭМ )
  • Формирование наноструктур
  • фуллеренами
  • Наноагрегаты («связки»), образующиеся
  • при самоассоциации
  • углеродных нанотрубок.
  • Формирование наноструктур
  • графенами
  • Формирование
  • нановолокон
  • путем стэкинга
  • частиц графена
  • (изображение в СЭМ)
  • Схемы образования
  • наноагрегатов графена
  • по механизму стэкинга
  • КОНЕЦ ЛЕКЦИИ


Достарыңызбен бөлісу:




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет