Пристрій для одержання вуглецевих нанотрубок у сонячній печі

1. Пристрій для одержання вуглецевих нанотрубок у сонячній печі, що містить параболічне дзеркало, розміщені на ньому камеру із нержавіючої сталі з водяним охолодженням, півсферичне вікно із кварцового скла, мішень у вигляді графітового стержня і рухливий пробовідбірник у вигляді циліндра, який відрізняється тим, що додатково містить нагрівач, який розміщений між пробовідбірником і камерою із нержавіючої сталі та забезпечує нагрівання пробовідбірника до температури 800 °С. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що нагрівач виконано у вигляді печі опору. Винахід стосується фізичної хімії матеріалів, зокрема пристроїв для одержання фулеренів і нанотрубок. Вуглецеві нанотрубки мають велику перспективу для застосування у багатьох галузях промисловості, але їх широкому впровадженню досі заважає їхня висока ціна та недостатня продуктивність відомих пристроїв для їх виробництва. Використання відновлювальної сонячної енергії для одержання нанотрубок спрощує процес і зменшує ціну кінцевої продукції. Відомий пристрій для одержання вуглецевих наноструктурних матеріалів у сонячній печі, що включає параболічне дзеркало, ковпак із кварцового скла і мішень у вигляді графітового стержня [R.E.Smalley, Solar process for making fullerenes with increased yields, Pat. 95-00440 WO, СО1 В31/02, 05.01.1995]. Вуглецева пара конденсується на внутрішній поверхні кварцового ковпака, із якого викачано повітря за допомогою вакуумних насосів. Співвідношення фракцій наноструктурних матеріалів, що осідають на поверхні ковпака, залишається незмінним і не регулюється. Звичайно найбільш цінною фракцією одержуваних наноматеріалів є нанотрубки. Недоліком пристрою є неможливість збільшити вихід фракції нанотрубок, що не дає змоги підвищити е фективність його роботи. За найближчий аналог взято відомий пристрій для одержання вуглецевих наноструктурних матеріалів у сонячній печі, що включає параболічне дзеркало, камеру із нержавіючої сталі з водяним охолодженням, напівсферичне вікно-ковпак із кварцового скла, мішень у вигляді графітового стержня та циліндричного рухливого пробовідбірника [Литвиненко Ю.М., Пристрій для одержання вуглецевих наноструктурних матеріалів у сонячній печі, Декл. пат.69528, С01В31/02, Бюл. №9 від 15.09.2004]. Співвідношення фракцій наноструктурних матеріалів, що осідають на поверхні пробовідбірника, також залишається незмінним і не регулюється. Недоліком пристрою є неможливість підвищити ви хід фракції нанотрубок. Задачею винаходу «Пристрій для одержання вуглецевих нанотрубок у сонячній печі» є підвищення ефективності роботи пристрою, зокрема підвищення виходу фракції нанотрубок. Підвищення ефективності роботи пристрою, зокрема збільшення виходу нанотрубок, досягнуто за рахунок того, що пристрій для одержання вуг (19) UA (11) 84031 (13) C2 (21) a200603704 (22) 04.04.2006 (24) 10.09.2008 (46) 10.09.2008, Бюл.№ 17, 2008 р. (72) ЛИТВИНЕНКО ЮРІЙ МИХАЙЛОВИЧ, U A, ГАРБУЗ ВІКТОР ВАСИЛЬОВИЧ, U A, ПАСІЧНИЙ ВЛАДИСЛАВ ВАСИЛЬОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМ. І.М.ФРАНЦЕВИЧА Н АЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, UA (56) UA 69528, A, 15.09.2004 UA 69530, A, 15.09.2004 US 5556517, 17.09.1996 US 20040149209, A1, 05.08.2004 UA 66477, A, 17.05.2004 UA 76889, C2, 17.07.2006 3 84031 4 лецевих наноструктурних матеріалів у сонячній останній виймають назовні і замість нього вставпечі, що включає параболічне дзеркало, камеру із ляють йому подібний, підтримуючи і перервний нержавіючої сталі з водяним охолодженням, напроцес утилізації утворених наноструктурних мапівсферичне вікно із кварцового скла, мішень у теріалів. Нагрівання поверхні пробовідбірника до вигляді графітового стержня і рухливий пробовідтемператури 800°С призводить до того, що фракбірник у вигляді циліндра, обладнано нагрівачем у ційний склад наноматеріалів, що осідають на його вигляді печі опору, який розміщено між пробовідповерхні, зазнає значних змін у бік збільшення бірником і камерою із нержавіючої сталі та який виходу нанотрубок, що підвищує е фективність забезпечує нагрів пробовідбірника до температури роботи пристрою. 800°С. Приклад здійснення винаходу. У сонячній печі, Нагрівання пробовідбірника до температури що включає параболічне дзеркало, камеру із нер800°С підвищило ефективність роботи пристрою жавіючої сталі з водяним охолодженням, напівза рахунок збільшення виходу нанотрубок. сферичне вікно із кварцового скла, мішень у виНа Фіг. показано принципову схему пристрою, гляді графітового стержня, циліндричний рухливий що пропонується. На параболічному дзеркалі 1 пробовідбірник і нагрівач, одержували вуглецеві розміщено камеру 2 із нержавіючої сталі з водянаноструктурні матеріали. Кожний експеримент ним охолодженням, мішень 3 у вигляді графі товотривав протягом однієї години. У першому експего стержня і розміщений всередині камери проборименті нагрівач не включали, у другому експеривідбірник 4 у вигляді циліндрі який контактує менті пробовідбірник був нагрітий за допомогою зовнішньою поверхнею із камерою і має здатність нагрівача до температури 800°С. Впродовж обох переміщуватися вздовж неї аж до повного витяекспериментів жалюзі сонячної печі було відкрито гання. Між пробовідбірником 4 і камерою 2 розміповністю. Протягом кожного експерименту пробощено нагрівач 5. відбірник замінювали 2 рази, не розбираючи приВуглецеві кластери, що випаровуються при настрій. У першому експерименті вага нанотрубок гріванні концентрованою сонячною енергією торця складала 3% від загальної ваги всіх зібраних намішені 3, захоплюються потоком інертного газу номатеріалів, а в другому експерименті нанотруб(джерело інертного газу розташоване назовні і на ки складали 30% ваги всіх зібраних наноматеріаФіг. не показане), летять із ним через пробовідбірлів, тобто вихід нанотрубок збільшився у 10 разів. ник-циліндр 4, що нагрівається нагрівачем 5, і осіПристрій може бути використано для одердають у ньому. Після осаджування певної кількості жання нанотрубок в умовах обмеженого викорисконденсатів на внутрішній поверхні циліндра 4, тання електричної енергії. Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601