|  | 20 августа 2013 | Нанотехнологии

Карбин - новая форма углерода, превосходящая по прочности графен и углеродные нанотрубки

Молекула карбина


Относительно новая форма углерода, называемая карбин, может стать тем материалом, который в недалеком будущем отнимет у графена и углеродных нанотрубок пальму первенства самых прочных в мире материалов. Помимо прочности, превосходящей прочность графена и нанотрубок почти в два раза, карбин обладает еще целым рядом экзотических и интересных свойств, которые открывают широкие перспективы использования этого материала в наноэлектронике, в спинтронике, в технологиях хранения водорода и электрической энергии с небывалой до этого плотностью хранения.

Карбин, известный еще как аллотропная форма углерода, представляет собой цепь атомов углерода, соединенных последовательными двойными связями или чередованием тройной и одиночной связи. До последнего времени о карбине было известно, кроме факта его существования, весьма немногое. Астрономы обнаружили карбин в материале некоторых метеоритов, астероидов и в облаках межзвездной пыли. А в лабораториях удалось синтезировать цепочки карбина, длиной максимум 44 атома.

Естественно, что при таком положении дел науке известно очень мало о самом карбине и о его свойствах. Но и того, что известно, достаточно для того, чтобы вызвать у ученых повышенный интерес к этому материалу. Мингджи Луи (Mingjie Liu), вместе с коллегами из университета Райс, пытаясь заполнить пробелы знаний о карбине, прибегли к помощи математических методов, основанных на достаточно известных людям свойствах атомов углерода. Первым делом ученые рассчитали, что прочность карбина составляет 6.0-7.5?10^7 Н?м/кг, что почти в два раза превосходит прочность графена (4.7-5.5 ?10^7 Н?м/кг). Помимо этого ученые выяснили, что молекулы карбина практически не растягиваются, оставаясь, при этом, удивительно гибкими, и имеют весьма высокую химическую устойчивость.

Изгиб молекулы карбина


Изгиб цепочки карбина приводит к возникновению дополнительного напряжения между атомами углерода, что смещает электрическую запрещенную зону этого материала, придавая ему ярко выраженные полупроводниковые свойства. Такая особенность может использоваться в различных микроэлектромеханических системах в качестве своеобразного датчика и регулятора положения. Добавляя молекулы различных веществ, к примеру, метилена (CH2), к концам молекулы карбина, можно вызвать искусственное искривление молекулы и даже сформировать ее в виде спирали, подобной спирали молекулы ДНК. Помимо этого, "украшение" концов молекулы карбина молекулами различных соединений и веществ позволяет придать материалу другие дополнительные свойства, порой весьма экзотические. К примеру, добавление атомов кальция превращает цепочку атомов углерода в материал, интенсивно связывающий водород, который можно использовать для изготовления устройств хранения этого экологически чистого топлива будущего.

Также важно отметить, что подобно графену, карбин имеет толщину всего в один атом. Это означает, что в расчете на единицу массы материала он обладает поистине огромной площадью поверхности. Естественно, что такое свойство карбина делает его крайне привлекательным для устройств хранения электрической энергии, для аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, в которых главную роль играет эффективная площадь поверхности электродов.

К сожалению, крайне ограниченные возможности синтеза карбина, несмотря на широкий круг его интересных свойств, ограничивают интерес к этому материалу со стороны исследовательских организаций. Но некоторые организации все же уже ведут поиски способов получения карбина в больших количествах. И когда такие способы будут найдены, этот материал может стать объектом еще более масштабных исследований, нежели графен и углеродные нанотрубки.




Ключевые слова:
Карбин, Графен, Углерод, Нанотрубки, Атом, Материал, Прочность, Свойства

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученым удалось синтезировать первые образцы карбина - самого прочного и тве ...
  • Разработан новый сверхпроводящий материал на основе графена
  • Еще одна форма углерода, деформированный трехмерный графен, сулит новые пер ...
  • Недостаточная прочность - ахиллесова пята графена
  • Создан новый наноматериал, гибрид углеродных нанотрубок и графена




  • 20 августа 2013 09:28
    #1 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Когда найдут способ получать карбин в промышленных масштабах, карбин станет первым кандидатом в материалы троса для космического лифта.
        
    20 августа 2013 10:31
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3861
    Цитата: Zynaps
    получать карбин в промышленных масштабах

    Судя по тому, что его еще не начали клепать мешками, это все совсем непросто.


    --------------------
        
    20 августа 2013 11:16
    #3 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: Zynaps
    карбин станет первым кандидатом в материалы троса для космического лифта.

    К Луне крепить будут? winked
        
    20 августа 2013 11:42
    #4 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    Игорек М.,
    Да нет, у япошек есть идея реализовать лифт с помощью станции-противовеса-якоря, которая будет натягивать трос.


    --------------------
        
    20 августа 2013 12:22
    #5 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    Игорек М.,
    читаем википедию http://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лифт
        
    20 августа 2013 12:56
    #6 Написал: SK

    Публикаций: 0
    Комментариев: 67
    Что за бред здесь написан? Карбин был предсказан химиками ещё в в конце 19 века. В советском союзе он был получен в лабораториях ещё в 1960-х. За рубежом его начали исследовать в 1970-х. Свойства карбина исследованы достаточно хорошо. Никакой речи об относительно новом материале быть не может.
        
    20 августа 2013 13:13
    #7 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    beany85,
    Да, у японцев была идея собирать и преобразовывать солнечную радиацию в СВЧ луч и фокусировать его на спец платформу - преобразователь в электрическую. Однако ж ничего не получается. Это луч, а тут трос. winked

    Zynaps,
    Я в курсе, насчет идеи с лифтом. smile
        
    20 августа 2013 14:54
    #8 Написал: dnk12345

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Вы себе представляете потенциал электрического напряжения на троссе космического лифта? А с использованием карбина Тесла будет нервно курить ....))) Интересно, как поведёт себя материал при линейном растяжении?)))
        
    20 августа 2013 17:05
    #9 Написал: mkz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 112
    dnk12345,
    если не ошибаюсь, электрический потенциал в обычной атмосфере (по вертикали) - около 100 вольт на метр. Видите-ли, к потенциалу нужно ещё и ток приложить. Вот когда лифт построят, по нему пройдёт несколько миллиампер - так потенциал и выровняется.
        
    20 августа 2013 20:33
    #10 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    dnk12345,
    Причем здесь потенциал??? Да еще и без тока! Хотя ток может и присутствовать, но только в качестве питания платформы, посему будет тратиться без остатка на поднятие платформы. Трос и лифт будут, а остальное все - мелочи(противовес не забываем)! Есть масса способов борьбы с нежелательным потенциалом. Лишь бы начали строить!
    Игорек М., луч, конечно, хорошо, но это не единственный выход из положения, да и еще он никак не относится к материалу из которого будет сделан трос лифта!


    --------------------
        
    20 августа 2013 20:48
    #11 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    beany85, космический лифт как термоядерный реактор, хорош в теории, но сделают ли когда нибудь - неизвестно, там куча нерешаемых пока проблем (не считая прочности), но чтобы бабло давали, о проблемах больше умалчивают.
        
    20 августа 2013 21:04
    #12 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: beany85
    да и еще он никак не относится к материалу из которого будет сделан трос лифта!

    Конечно не относится, хотя могли бы и скомбинировать вместо вредного луча СВЧ. Я про жуткие идеи, которым никогда не сбыться, похоже. bully
        
    20 августа 2013 22:32
    #13 Написал: KaAnubis

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Ещё забыли упомянуть про неожиданную взрывчатость карбина:

    http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/himiya/10008567/
    По расчётам ряда химиков, карбин, в котором атомы соединяются либо тройной, либо одиночной связью (или даже последовательной двойной связью), должен быть крайне нестабилен: две молекулярные цепочки карбина при контакте, утверждали учёные, должны взрываться.
    ...
    Но самой интригующей оказалась ситуация со взрывоопасностью и стабильностью вещества. Согласно расчётам, две цепочки действительно могут вступить в бурно протекающую реакцию, но активационный барьер при этом очень велик. «Барьер заставляет предположить, что в конденсированной фазе при комнатной температуре карбин может существовать на протяжении нескольких дней», — подчёркивается в рассматриваемой работе. Так что расчёты вполне можно проверить на практике, синтезировав карбин без особой опасности взрыва.
        
    21 августа 2013 07:12
    #14 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    Вроде бред там только в заголовке.
    Уже не в первый раз читаю про изобретения, сделанные в СССР еще в советское время, и сейчас которые дают под новым соусом
        
    21 августа 2013 20:45
    #15 Написал: SergeyGakov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Подобное - это не новость, а рекламное объявление, мол мы знаем, что есть материал с очень ... очень ... за ваши деньги будем разрабатывать пром. технологии ... а пока, нанограмм за килобакс ))))
        
    24 сентября 2013 15:03
    #16 Написал: Seryal

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    zlat и SergeyGakov, что вы горбатого лепити, вы хоть читали оригинальную статью, которая лежит в архиве, а не эти перепевы. Речь идет не о создании нового материала, а теоретических расчетах уже известного - т.е. карбина, которые как раз и дают почву для проведение эксперемента по исследованию его свойств.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.