Nanotechnologia w praktyce. Rozdział 11 - ebook
Wydawnictwo:
Data wydania:
1 stycznia 2016
Format ebooka:
EPUB
Format
EPUB
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najpopularniejszych formatów e-booków na świecie.
Niezwykle wygodny i przyjazny czytelnikom - w przeciwieństwie do formatu
PDF umożliwia skalowanie czcionki, dzięki czemu możliwe jest dopasowanie
jej wielkości do kroju i rozmiarów ekranu. Więcej informacji znajdziesz
w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu.
Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu.
Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
Format
MOBI
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najczęściej wybieranych formatów wśród czytelników
e-booków. Możesz go odczytać na czytniku Kindle oraz na smartfonach i
tabletach po zainstalowaniu specjalnej aplikacji. Więcej informacji
znajdziesz w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu.
Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu.
Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
Multiformat
E-booki sprzedawane w księgarni Virtualo.pl dostępne są w opcji
multiformatu - kupujesz treść, nie format. Po dodaniu e-booka do koszyka
i dokonaniu płatności, e-book pojawi się na Twoim koncie w Mojej
Bibliotece we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego
tytułu. Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na
karcie produktu przy okładce. Uwaga: audiobooki nie są objęte opcją
multiformatu.
czytaj
na tablecie
Aby odczytywać e-booki na swoim tablecie musisz zainstalować specjalną
aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego,
który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. Bluefire
dla EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
czytaj
na czytniku
Czytanie na e-czytniku z ekranem e-ink jest bardzo wygodne i nie męczy
wzroku. Pliki przystosowane do odczytywania na czytnikach to przede
wszystkim EPUB (ten format możesz odczytać m.in. na czytnikach
PocketBook) i MOBI (ten fromat możesz odczytać m.in. na czytnikach Kindle).
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
czytaj
na smartfonie
Aby odczytywać e-booki na swoim smartfonie musisz zainstalować specjalną
aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego,
który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. iBooks dla
EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
Czytaj fragment
Pobierz fragment
Pobierz fragment w jednym z dostępnych formatów
Nanotechnologia w praktyce. Rozdział 11 - ebook
ROZDZIAŁ 11 Z PUBLIKACJI PT. "NANOTECHNOLOGIA W PRAKTYCE", REDAKCJA KAMILA ŻELECHOWSKA. Jest to pierwsza tego typu pozycja na rynku polskim. Dostarcza praktycznej wiedzy dotyczącej przeprowadzania doświadczeń laboratoryjnych z obszaru nanotechnologii. Opisana jest zarówno synteza, jak i badanie właściwości otrzymanych nanomateriałów oraz przykłady komercyjnego wykorzystania nanostruktur. Każdy rozdział rozpoczyna się wstępem, potem jest opis wykonania doświadczenia i dodatkowy opis metody pomiarowej oraz interpretacja uzyskanych wyników. Każde z przedstawionych w publikacji doświadczeń zostało wykonane przeze mnie w laboratorium, a większość wykonywali również studenci z pozytywnym efektem. Wszystkie zdjęcia, rysunki i wykresy są robione samodzielnie. Jest to o tyle ważne, iż coraz częściej można spotkać się z sytuacją, gdy doświadczenie opisane w publikacji naukowej nie daje się odtworzyć w innym laboratorium. Dotyczy to zarówno skomplikowanych, jak i bardzo prostych doświadczeń.
Pozycja obejmuje materiał interdyscyplinarny (chemia, fizyka, inżynieria materiałowa). Pozwala na szersze spojrzenie na naukę i nie zamykanie jej w określonych ramach.
Książka może stanowić gotową instrukcję do laboratorium dla studentów nauk przyrodniczych. Wybrane doświadczenia mogą być również wykorzystane w formie demonstracji w czasie lekcji czy wykładu.
Dokładny opis doświadczeń, pozwala na ich odtworzenie nawet przez mniej wprawnych eksperymentatorów.
| Kategoria: | Chemia |
| Zabezpieczenie: |
Watermark
|
| ISBN: | 978-83-01-19027-9 |
| Rozmiar pliku: | 4,5 MB |
FRAGMENT KSIĄŻKI
1 TLENEK GRAFENU I REDUKOWANY TLENEK GRAFENU
Izabela Kondratowicz
Kamila Żelechowska
1.1. Wstęp
Grafen to alotropowa odmiana węgla o grubości jednego atomu. Charakteryzuje się niezwykłą wytrzymałością mechaniczną. Wartość modułu Younga grafenu (określająca sprężystość materiału) jest około 1000 razy większa niż wartość modułu Younga diamentu. Każdy atom węgla w grafenie ma cztery elektrony walencyjne – trzy z nich biorą udział w tworzeniu wiązań kowalencyjnych z sąsiednimi atomami, ostatni zaś tworzy chmurę zdelokalizowanych elektronów nad i pod płaszczyzną grafenu. Atomy węgla w grafenie ulegają hybrydyzacji sp2. Strukturę grafenu – idealną sieć atomów węgla ułożonych w sześciokątne pierścienie (przypominającą strukturę plastra miodu) – przedstawiono na rys. 1.1. Jeżeli ta sieć nie jest zaburzona defektami, elektrony mogą bez przeszkód, a więc z dużą ruchliwością, przemieszczać się w płaszczyźnie grafenu już w temperaturze pokojowej. Dzięki temu obserwuje się bardzo wysoką przewodność elektryczną tej odmiany węgla. Te i inne właściwości umożliwiają wykorzystanie grafenu w różnych dziedzinach nauki – od elektroniki poprzez optykę do medycyny.
Rysunek 1.1. Grafen – pojedyncza płaszczyzna węglowa
Grafen (ang. graphene) – arkusz o jednoatomowej grubości, zbudowany z atomów węgla o hybrydyzacji sp2 ułożonych w sześciokątne pierścienie, który nie stanowi integralnej części innego materiału węglowego. Grafen może występować w zawiesinie lub na podłożu.
Warstwa grafenowa (ang. graphene layer) – jednoatomowej grubości arkusz złożony z atomów węgla o heksagonalnym ułożeniu i hybrydyzacji sp2 stanowiący element struktury trójwymiarowego materiału węglowego, np. grafitu czy węgla turbostratycznego.
Grafen wielowarstwowy (ang. multi-layer graphene, MLG) – węglowy materiał 2D, w postaci zarówno płatków, jak i pokrycia na podłożu, składający się z kilku (od 2 do 10) warstw grafenowych. Warstwy grafenowe powinny być dobrze zdefiniowane, policzalne, wzajemnie zorientowane, o wymiarach bocznych znacznie przekraczających grubość.
Istnieje wiele metod wytwarzania grafenu. Zdobywcy nagrody Nobla za badania nad grafenem – A. Gejm i K.S. Nowosiołow w swojej pracy wykorzystali metodę z taśmą samoprzylepną, którą naklejali na powierzchnię grafitu pirolitycznego. W wyniku sukcesywnego sklejania i odrywania kolejnych kawałków taśmy udało im się uzyskać pojedynczą warstwę grafenu, która była stabilna bez potrzeby osadzenia jej na podłożu. Inną metodą, która pozwala na otrzymanie większej ilości materiału grafenowego jest metoda chemicznej eksfoliacji (rozwarstwienia) tlenku grafitu i jego późniejsza redukcja. Pierwszy etap polega na utlenieniu grafitu do tlenku grafitu, który jest następnie rozwarstwiany do tlenku grafenu. Schematycznie proces ten pokazano na rys. 1.2. W wyniku działania na grafit silnych utleniaczy na płaszczyzny węglowe zostają wprowadzone tlenowe grupy funkcyjne, np. hydroksylowe, epoksydowe, karbonylowe i karboksylowe. Dzięki temu wiązania van der Waalsa między równoległymi płaszczyznami grafitu zostają osłabione i warstwy rozsuwają się na odległość około dwukrotnie większą niż w materiale wyjściowym. Tak otrzymany tlenek grafitu ma charakter hydrofilowy, a więc można zdyspergować go w wodzie. Na kolejnym etapie zawiesina tlenku grafitu jest poddawana działaniu ultradźwięków, dzięki czemu warstwy mogą zostać całkowicie rozdzielone, co prowadzi do powstania tlenku grafenu (GO) – pojedynczych płaszczyzn węglowych z tlenowymi grupami funkcyjnymi.
Rysunek 1.2. Schemat reakcji otrzymywania tlenku grafenu z grafitu
Wprowadzenie grup funkcyjnych zmienia hybrydyzację atomów węgla z sp2 na sp3, co sprawia, że tlenek grafenu wykazuje niską przewodność elektryczną. Aby usunąć grupy funkcyjne, stosuje się metody termiczne lub chemiczne. W drugim przypadku wykorzystuje się silne reduktory, np. hydrazyna (NH2–NH2), borowodorek sodu (NaBH4), wodorek sodu (NaH), jodowodór (HI), oraz słabsze reduktory, np. kwas askorbinowy (witamina C), hydrochinon czy wodorotlenki metali (NaOH, KOH). Z badań wynika, iż nie jest możliwe całkowite usunięcie grup funkcyjnych z płaszczyzn węglowych, dlatego też otrzymany materiał powinno nazywać się redukowanym tlenkiem grafenu (rGO). Schemat reakcji redukcji tlenku grafenu pokazano na rys. 1.3.
Rysunek 1.3. Schemat reakcji redukcji tlenku grafenu
Izabela Kondratowicz
Kamila Żelechowska
1.1. Wstęp
Grafen to alotropowa odmiana węgla o grubości jednego atomu. Charakteryzuje się niezwykłą wytrzymałością mechaniczną. Wartość modułu Younga grafenu (określająca sprężystość materiału) jest około 1000 razy większa niż wartość modułu Younga diamentu. Każdy atom węgla w grafenie ma cztery elektrony walencyjne – trzy z nich biorą udział w tworzeniu wiązań kowalencyjnych z sąsiednimi atomami, ostatni zaś tworzy chmurę zdelokalizowanych elektronów nad i pod płaszczyzną grafenu. Atomy węgla w grafenie ulegają hybrydyzacji sp2. Strukturę grafenu – idealną sieć atomów węgla ułożonych w sześciokątne pierścienie (przypominającą strukturę plastra miodu) – przedstawiono na rys. 1.1. Jeżeli ta sieć nie jest zaburzona defektami, elektrony mogą bez przeszkód, a więc z dużą ruchliwością, przemieszczać się w płaszczyźnie grafenu już w temperaturze pokojowej. Dzięki temu obserwuje się bardzo wysoką przewodność elektryczną tej odmiany węgla. Te i inne właściwości umożliwiają wykorzystanie grafenu w różnych dziedzinach nauki – od elektroniki poprzez optykę do medycyny.
Rysunek 1.1. Grafen – pojedyncza płaszczyzna węglowa
Grafen (ang. graphene) – arkusz o jednoatomowej grubości, zbudowany z atomów węgla o hybrydyzacji sp2 ułożonych w sześciokątne pierścienie, który nie stanowi integralnej części innego materiału węglowego. Grafen może występować w zawiesinie lub na podłożu.
Warstwa grafenowa (ang. graphene layer) – jednoatomowej grubości arkusz złożony z atomów węgla o heksagonalnym ułożeniu i hybrydyzacji sp2 stanowiący element struktury trójwymiarowego materiału węglowego, np. grafitu czy węgla turbostratycznego.
Grafen wielowarstwowy (ang. multi-layer graphene, MLG) – węglowy materiał 2D, w postaci zarówno płatków, jak i pokrycia na podłożu, składający się z kilku (od 2 do 10) warstw grafenowych. Warstwy grafenowe powinny być dobrze zdefiniowane, policzalne, wzajemnie zorientowane, o wymiarach bocznych znacznie przekraczających grubość.
Istnieje wiele metod wytwarzania grafenu. Zdobywcy nagrody Nobla za badania nad grafenem – A. Gejm i K.S. Nowosiołow w swojej pracy wykorzystali metodę z taśmą samoprzylepną, którą naklejali na powierzchnię grafitu pirolitycznego. W wyniku sukcesywnego sklejania i odrywania kolejnych kawałków taśmy udało im się uzyskać pojedynczą warstwę grafenu, która była stabilna bez potrzeby osadzenia jej na podłożu. Inną metodą, która pozwala na otrzymanie większej ilości materiału grafenowego jest metoda chemicznej eksfoliacji (rozwarstwienia) tlenku grafitu i jego późniejsza redukcja. Pierwszy etap polega na utlenieniu grafitu do tlenku grafitu, który jest następnie rozwarstwiany do tlenku grafenu. Schematycznie proces ten pokazano na rys. 1.2. W wyniku działania na grafit silnych utleniaczy na płaszczyzny węglowe zostają wprowadzone tlenowe grupy funkcyjne, np. hydroksylowe, epoksydowe, karbonylowe i karboksylowe. Dzięki temu wiązania van der Waalsa między równoległymi płaszczyznami grafitu zostają osłabione i warstwy rozsuwają się na odległość około dwukrotnie większą niż w materiale wyjściowym. Tak otrzymany tlenek grafitu ma charakter hydrofilowy, a więc można zdyspergować go w wodzie. Na kolejnym etapie zawiesina tlenku grafitu jest poddawana działaniu ultradźwięków, dzięki czemu warstwy mogą zostać całkowicie rozdzielone, co prowadzi do powstania tlenku grafenu (GO) – pojedynczych płaszczyzn węglowych z tlenowymi grupami funkcyjnymi.
Rysunek 1.2. Schemat reakcji otrzymywania tlenku grafenu z grafitu
Wprowadzenie grup funkcyjnych zmienia hybrydyzację atomów węgla z sp2 na sp3, co sprawia, że tlenek grafenu wykazuje niską przewodność elektryczną. Aby usunąć grupy funkcyjne, stosuje się metody termiczne lub chemiczne. W drugim przypadku wykorzystuje się silne reduktory, np. hydrazyna (NH2–NH2), borowodorek sodu (NaBH4), wodorek sodu (NaH), jodowodór (HI), oraz słabsze reduktory, np. kwas askorbinowy (witamina C), hydrochinon czy wodorotlenki metali (NaOH, KOH). Z badań wynika, iż nie jest możliwe całkowite usunięcie grup funkcyjnych z płaszczyzn węglowych, dlatego też otrzymany materiał powinno nazywać się redukowanym tlenkiem grafenu (rGO). Schemat reakcji redukcji tlenku grafenu pokazano na rys. 1.3.
Rysunek 1.3. Schemat reakcji redukcji tlenku grafenu
więcej..
