Нанотехнологии в физике. Изучение структурных типов углеродных нанотрубок. Битюцкая Л.А - 24 стр.

UptoLike

Рубрика: 

24
5. УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ В НАНОТЕХНОЛОГИИ
5.1. Наномеханизмы и наномашины
После срезания нескольких слоев с
одного из концов многослойной CNT,
внутренние нанотрубки могут скользить
назад и вперед с очень малым трением .
Именно это требуется для механических
частей наноразмерных механизмов.
Эксперименты также
продемонстрировали, что силы Ван-дер-
Ваальса , которые притягивают все
нейтральные атомы друг к другу,
заставляют внутренние нанотрубки
втягиваться назад, внутрь оболочки (рис.
21). Теоретически показано, что после
того , как внутренние трубки
(«сердечник» ) будут вытянуты и
отпущены, они втянутся внутрь, и, пройдя
сквозь оболочку из внешних трубок,
выступят с другой стороны. Низкое
трение между трубками - сила
притяжения составляет не более 10
-10
Н ,
позволяет частоте колебаний,
возникающих как следствие, достигать
частот, соизмеримых с тактовой частотой
процессора Pentium 4.
Зубчатая передача представляет
собой углеродную нанотрубку диаметром
от 1 до 10 нанометров. Молекулы бензола (как зубья ) присоединяются к
углеродной нанотрубке, формируя зубчатую передачу , работающую на
гигагерцовых частотах (рис. 22).
Рис. 22. Углеродные шестерни на нанотрубках с бензольными зубцами.
Теоретические исследования структуры и условий функционирования
наномашины показывают, что зубчатые передачи на основе углеродных
Рис. 21. Нанопоршень из
многослойной нанотрубки.
Если вытянуть внутреннюю часть
концентрического набора
углеродных нанотрубок и отпустить,
то такой "поршень" начнет
колебаться назад и вперед на
гигагерцовых частотах - быстрее,
чем любой другой механический
осциллятор.
                                         24

          5. УГ Л Е Р О Д Н Ы Е Н АН О Т РУБ К И В Н АН О Т Е Х Н О Л О Г И И

                         5.1. Н аномеханизмы и наномаш ины

                                                П о сл е среза ния неско л ьких сл оев с
                                          од ного из концов многосл ойной CNT,
                                          в нутренние на нотрубки могут ско л ьзить
                                          на за д и в перед с очень ма л ым трением.
                                          И менно это требуется д л я мех а нических
                                          ча стей       на нора змерных        мех а низмов .
                                          Э ксперименты                                 та кж е
                                          прод емонстриров а л и, что сил ы Ва н-д ер-
                                          Ва а л ьса , кото рые притягив а ю т в се
                                          нейтра л ьные а томы д руг к д ругу,
                                          за ста в л яю т в нутренние           на нотрубки
                                          в тягив а ться на за д , в нутрь о бол очки (рис.
                                          21). Т ео ретически пока за но, что посл е
                                          того,         ка к      в нутренние         трубки
                                          («серд ечник» )        буд ут в ытянуты             и
       Рис. 21. Н а но порш еньиз         отпущ ены, они в тянутся в нутрь, и, пройд я
      многосл ойной на нотрубки.          скв озь обол очку из в неш них трубок,
                                          в ыступят с д руго й стороны. Н изко е
Е сл и в ытянуть в нутренню ю ча сть трение меж д у трубка ми                      -      сил а
концентрического                  на бора
                                          притяж ения соста в л яет не бол ее 10       -10  Н,
угл ерод ных на но трубо к и отпустить,
                                          позв о л яет         ча стоте         кол еба ний,
то     та ко й "порш ень"         на чнет
                                          в о зника ю щ их ка к сл ед ств ие, д о стига ть
кол еба ться на за д и в перед на
                                          ча стот, соизмеримых с та ктов ой ча сто той
гига герцо в ых ча сто та х - быстрее,
                                          процессора Pentium 4.
чем л ю бой д ругой мех а нический
                                                Зубча та я     перед а ча     пред ста в л яет
о сцил л ятор.
                                          собой угл ерод ную на но трубку д иа метро м
 о т 1 д о 10 на нометро в . М ол екул ы бензол а (ка к зубья) присо ед иняю тся к
 угл ерод ной на нотрубке, формируя зубча тую перед а чу, ра бота ю щ ую на
 гига герцо в ых ча стота х (рис. 22).




      Рис. 22. Угл ерод ные ш естерни на на но трубка х с бензол ьными зубца ми.

      Т ео ретические иссл ед о в а ния структуры и усл ов ий функциониров а ния
 на нома ш ины по ка зыв а ю т, что зубча тые перед а чи на основ е угл ерод ных