تحقیق همه چیز در مورد گرافن

دانلود تحقیق با موضوع گرافن،
در قالب Word و در 28 صفحه قابل ویرایش.

بخشی از متن تحقیق :
گرافن
نانولوله‌هاي کربني
مقدمه و تاريخچه
در دهه‌هاي 1970 و 1980 رشته‌هاي  کربني با قطر بسيار کم (کمتر از 10 نانومتر) از طريق رشد الياف کربني توسط تجزيه هيدروکربن‌ها در دماي بالا و در حضور فلزات واسطه (به عنوان کاتاليست) ساخته ‌مي‌شدند. اما به هر حال هيچگونه مطالعه دقيق و منظمي از چنين رشته‌هاي نازکي در آن سال‌ها گزارش نشد. اين امر تا زمان مشاهده نانولوله‌هاي کربني توسط ميکروسکوپ الکتروني عبوري با قدرت تفکيک بالا  (HRTEM) در سال 1991، توسط Iijima در آزمايشگاه NEC در ژاپن ادامه داشت و از آن زمان به بعد بود که بررسي و مطالعه نانولوله‌هاي کربني به طور جدي آغاز شد.
يک نيروي محرکه براي مطالعه دقيق‌تر رشته‌هاي کربني با قطر بسيار کوچک، کشف فولرين‌ها بود. در اواسط دهه 1980، Smalley و همکارانش در دانشگاه رايس، شيمي فولرين‌ها را گسترش دادند [25]. فولرين‌ها، ساختارهاي هندسي قفس مانندي از اتم‌هاي کربن هستند که از ترکيب شش وجهي‌ها و پنج  وجهي‌هايي به شکل يک توپ فوتبال تشکيل شده‌اند. اولين ساختار محدب بسته‌اي که تشکيل شد، مولکول C60 بود. اين مولکول به نام آرشيتکت معروف Buckminister Fuller، به علت طراحي اشکال گنبدي توسط وي، Fullerene ناميده شد. اين مولکول يک قفس بسته تشکيل شده از 60 اتم کربن است که در آن، همانند توپ فوتبال، هر ضلع يک پنج وجهي در مجاورت يک ضلع يک شش وجهي قرار دارد (مولکول C60 اغلب با عنوان Bucky ball ياد مي‌شود) . چند سال بعد، کشف اين گروه منجر به سنتز نانولوله‌هاي کربني شد. نانولوله‌ها، فولرين‌هاي باريک و بلندي هستند که ديواره آنها کربن هگزاگونال (ساختار گرافيت) بوده و اغلب در دو انتها بسته‌اند. اين شکل‌هاي قفس مانند کربن خواص استثنايي را از خود نشان مي‌دهند، که نتيجه ساختار متقارن آنهاست. شکل (2-1) تصويري از يک مولکول فولرين C60 را نشان مي‌دهد. محققان بسياري گزارش کرده‌اند که خواص مکانيکي نانولوله‌هاي کربني بسيار بهتر از هر گونه ماده پيشتر شناخته شده است .اگرچه گزارش‌هاي متفاوتي در مورد خواص دقیق نانولوله های کربنی وجود دارد، اما نتايج تئوري و عملي، ثابت کشسان  بسيار بالاي نانولوله‌هاي کربني، بيشتر از TPa1 را نشان داده‌اند (ثابت کشسان الماس برابر TPa2/1 است). مقادير استحکام گزارش شده 100-10 برابر بيشتر از مستحکم‌ترين فولادها است، درحالي که چگالي نانولوله‌هاي کربني تقريباً يک‌ششم چگالي فولاد است. در واقع اگر خواص مکانيکي گزارش شده صحيح باشند، نانولوله‌هاي کربني باعث به وجود آمدن گروه کاملاً جديدي از مواد پيشرفته خواهند شد. براي استفاده از نانولوله‌هاي کربني در نانوکامپوزيت‌ها، بايد خواص کشساني و شکست نانولوله‌هاي کربني و نيز برهم کنش‌هاي موجود در سطح مشترک نانولوله/زمينه را بررسي کرد.
شکل 2-1. تصويري از يک فولرين C60
امروزه دو نوع اصلي نانولوله‌ها به صورت تجاري در دسترس است. نانولوله‌هاي تک‌ديواره که شامل يک صفحه گرافين  رول شده به صورت يک سيلندر با قطر در حدود nm1 و طول تا چند میکرو هستند، و نانولوله‌هاي چند ديواره که شامل آرايشي از سيلندرهاي هم محور با فاصله nm35/0 از يکديگر، برابر با فاصله صفحات گرافين در گرافيت، مي‌باشند . نانولوله‌هاي چند ديواره مي‌توانند قطري از 2 تا 100 نانومتر و طولي برابر چند ده ميکرومتر داشته باشند….