月: 2023年4月

Was ist ein Netzblatt?

Netzblätter werden im Allgemeinen als Maschen- oder Netzblätter bezeichnet. Sie werden vor allem auf Baustellen und in Hochhäusern eingesetzt, z. B. in Hochhäusern und großen Einkaufszentren, Sie werden häufig als Absturzsicherung im Falle eines Sturzes verwendet. Viele Hersteller von Netzblättern, wie Nichirei Magnet, Mag-Ever, Masato, Kakuichi Kasei, Taiyo usw., produzieren und verkaufen Netzblätter. Jeder Hersteller bietet auf dem Markt eine Vielzahl von Netzblättern in verschiedenen Formen, Materialien und Größen an.

Verwendungszwecke von Netzblättern

Netzblätter werden hauptsächlich als Fallschutz- und Sicherheitsmaßnahmen in hohen Gebäuden verwendet, und neben dem traditionellen Netztyp werden aufgrund ihres guten Aussehens auch Mesh-Typen weithin verwendet. Darüber hinaus werden Netzblätter auch als Abdecknetze bei Bauarbeiten, als Grün- und Ballfangnetze auf Golfplätzen usw. verwendet. Darüber hinaus dienen Netzblätter dem Katastrophenschutz, der Schalldämmung, der Stabilisierung von Tiefbauarbeiten und der Verhinderung von Unkraut und Wurzeln.

Grundsätze der Netzblätter

Die Zertifizierungskriterien für Gerüstnetzplanen durch die Association of Temporary Construction Contractors sind, dass das Netzplanenmaterial aus synthetischen Fasern und flammhemmend oder feuerhemmend sein muss und dass es die in der japanischen Industrienorm A8952 (Planen für den Hochbau) festgelegten feuerhemmenden Eigenschaften aufweisen muss. Das Gitterblech muss die in der japanischen Industrienorm A8952 (Bleche für den Hochbau) festgelegten flammhemmenden Eigenschaften aufweisen. Das für die Befestigungselemente verwendete Material muss eine gleichmäßige Festigkeit und Leistung aufweisen und darf sich im Laufe der Zeit nicht wesentlich verschlechtern. Wenn eingenähte Seile verwendet werden, müssen sie aus synthetischen Fasern wie Nylon bestehen. Netzblätter werden hauptsächlich für Absturzsicherungen und Sicherheitsmaßnahmen auf Baustellen und in hohen Gebäuden verwendet, aber die Art des Netzblattes hängt von der Umgebung ab, in der es eingesetzt wird. Daher ist es notwendig, zunächst zu überlegen, welche Art von Netzblatt in welcher Umgebung verwendet werden sollte. Die verschiedenen Arten von Netzblättern werden in diesem Artikel erläutert. So gibt es z. B. Netzbügel mit Sicherheitshaken, die leicht entfernt werden können, aushärtende Netzblätter für den Landschaftsschutz während der Bauphase, vertikale Grünnetze, Maschen- und Netzblätter für Malerarbeiten, Netzblätter mit Verbindungsseilen, Netzblätter für den Schallschutz, Netzblätter für den Katastrophenschutz, Netzblätter mit transparenten Maschen Netzblätter für den Schallschutz, Netzblätter für den Katastrophenschutz, Netzblätter mit transparenten Maschen, Netzblätter für den Schallschutz bei gleichzeitigem Lichteinfall usw. Je nach Einsatzgebiet gibt es eine große Auswahl an Netzblättern, und je nach Verwendbarkeit, Material und Bedingungen können auch spezielle Netzblätter bestellt werden. Neben den oben genannten allgemeinen Verwendungszwecken im Baugewerbe und bei Arbeiten in der Höhe entwickeln sich die Netzblätter ständig weiter, wie z. B. die für komfortable Toiletten, die neuesten patentierten Produkte, die vom Verband der Zeitarbeitsbranche zugelassenen Produkte und die regionalen Produkte.

Was ist ein Nadellager?

Nadellager, sind Lager, bei denen die Wälzkörper nadelförmig sind. Nadelrollen sind lange zylindrische Rollen mit einem kleinen Außendurchmesser.

Anwendungen von Nadellagern

Nadellager werden in einer Vielzahl von Situationen an vielen Orten eingesetzt, darunter in allgemeinen Industriemaschinen und Fahrzeugen. Typische Anwendungen sind Pleuelstangen in Motoren und anderen Verbrennungsmotoren. Es sind auch Sonderausführungen erhältlich.

Nadellager haben, wie bereits erwähnt, einen kleinen Außendurchmesser, eine große Tragfähigkeit und eine hohe Steifigkeit im Vergleich zu anderen Lagern, was kompakte Konstruktionen ermöglicht. Nadellager gibt es in verschiedenen Ausführungen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungen.

Funktionsweise von Nadellagern

Nadellager gibt es, wie andere Lager auch, als Radiallager und Axiallager.

Die auf die Lager wirkenden Belastungen sind Radiallasten, die in radialer Richtung senkrecht zum Achszentrum der Welle (Drehachse) wirken, und Axiallasten, die in axialer Richtung parallel zum Achszentrum der Welle (Drehachse) wirken. Radiallager werden verwendet, wenn Radiallasten auftreten, während Axiallager verwendet werden, wenn Axiallasten auftreten.

Nadellager zeichnen sich durch einen linearen Kontakt zwischen dem Wälzkörper, der Nadelrolle, und dem Außenring (Außenring) oder Innenring (Innenring) der Laufbahn aus, was im Vergleich zu Kugellagern usw. zu einem größeren Kontaktbereich und einer geringeren Beanspruchung der Kontaktfläche und damit zu einer relativ hohen Tragfähigkeit führt.

Durch den geringen Außendurchmesser der Nadelrollen kann eine große Anzahl von Nadelrollen in einem einzigen Lager angeordnet werden, was Platz spart, die Steifigkeit erhöht und hohe Belastungen ermöglicht. Aufgrund ihrer geringen Masse und Trägheit können sie auch in Maschinen mit oszillierenden Bewegungen eingesetzt werden.

Arten von Nadellagern

Es gibt eine große Anzahl von Nadellager-Typen. Die gängigsten Typen sind folgende:

1. Radiallager

Nadellager mit Käfig
Nadellager mit Käfig sind Lager, bei denen der Käfig (Käfighalter) den Abstand zwischen den Nadelrollen aufrechterhält. Der Käfig kann massiv, gestanzt oder geschweißt sein. Nadelrollen gibt es in einreihiger oder zweireihiger Anordnung.

Bei diesen Lagern werden die Nadelrollen als Wälzkörper als Laufbahnen auf dem Gegengehäuse oder der Welle verwendet, und es gibt keine Außen- oder Innenringe, so dass die Gesamtabmessungen gering sind und ein platzsparender Einbau möglich ist. Allerdings müssen die Gehäuse- und Wellenlaufflächen, mit denen die Nadelrollen in Berührung kommen, eine hohe Fertigungsgenauigkeit, eine hohe Oberflächenhärte und eine ausreichende Einhärtetiefe als Verschleißschutzmaßnahme aufweisen. Nadellager mit Käfig werden in Motoren und Getrieben von Automobilen und anderen Fahrzeugen eingesetzt.

Nadelhülsenlager
Nadelhülsenlager bestehen aus einer dünnen Stahlplatte, die als Außenring in eine Schale gezogen wird, mit einem Käfig und Nadelrollen. Sie haben von allen Lagern mit Außenring den kleinsten Außendurchmesser und können auf kleinem Raum eingebaut werden.

Die Hülse ermöglicht einen Einpressvorgang in das Einbauteil und vereinfacht den Einbau. Nadelrollen gibt es in einreihiger oder zweireihiger Anordnung. Außerdem gibt es einen offenen Typ mit offenem Lagerende und einen geschlossenen Typ mit einem Deckel an einem Ende.

Der geschlossene Typ kann am Wellenende verwendet werden, um das Eindringen von Staub und anderen Verunreinigungen in das Lager zu verhindern. Nadellager in Hülsenbauweise werden im Allgemeinen in Industriemaschinen verwendet.

Vollnadellager
Vollnadellager bestehen aus einem Außenring, einem Innenring, einem Käfig und Nadelrollen, die aus legiertem Stahl gefertigt sind. Einige Ausführungen haben keinen Innenring und die Nadelrollen stehen in direktem Kontakt mit einer Welle oder einem anderen Laufring.

Der Außenring ist aus legiertem Stahl gefertigt und hat eine hohe Steifigkeit als Lager und eine hohe Maßgenauigkeit des Außendurchmessers. Nadellager gibt es in einreihiger und zweireihiger Ausführung. Vollnadellager werden häufig in Druckmaschinen, Werkzeugmaschinen und allgemeinen Maschinen eingesetzt.

Vollnadellager mit Nadelkäfigen
Vollnadellager mit Nadelkäfigen sind Vollnadellager, bei denen der Außenring und der Innenring von den Nadelrollen (mit Käfigen) getrennt werden können. Jedes Bauteil kann getrennt und demontiert werden, was die Montage vereinfacht.

2. Pendelnadellager

Pendelnadellager haben einen Außenring aus legiertem Stahl, der mit einem kugelförmigen Außendurchmesser bearbeitet ist und sich im Inneren der Hülse dreht. Wie Hülsenlager bestehen sie aus Hülse, Außenring, Innenring, Käfig und Nadelrollen.

Im Gegensatz zu den separaten Hülsenlagern sind jedoch Hülse, Außenring und Nadelrollen (mit Käfig) nicht trennbar. Bei Innenringen kann der Innenring vom Rest des Lagers als eine Einheit getrennt werden. Dieser Nadeltyp wird verwendet, wenn die Wellendurchbiegung groß ist oder wenn die Zentrierung schwierig ist.

3. Spielfrei einstellbare Nadellager

Spielfrei einstellbare Nadellager bestehen aus einem legierten Stahl-Außenring mit mehreren Rillen, einem zylindrischen Innenring, einem Käfig und Nadelrollen. Wie bei Pendelnadellagern sind Außenring und Nadelrollen (mit Käfig) nicht trennbar.

Wenn ein Innenring vorhanden ist, kann der Innenring vom Rest des Lagers als eine Einheit getrennt werden. Wenn der Außenring in axialer Richtung (zur Mitte der Wellenachse) gedrückt wird, verringert sich der Innendurchmesser des Außenrings und das Spiel der Nadelrollen kann eingestellt werden.

Spielfrei einstellbare Nadellager werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Drehzahlen und eine hohe Drehgenauigkeit erforderlich sind, wie z. B. bei Werkzeugmaschinenspindeln.

4. Kombinierte Nadellager

Kombinierte Nadellager sind Lager, die die Funktionen von Radial- und Axiallagern in sich vereinen. Sie sind kompakter und platzsparender einzubauen als Radial- und Axiallager.

Nadellager werden für Radiallasten verwendet, während Kugel-, Rollen- oder Nadellager für Axiallasten eingesetzt werden. Kombinierte Nadellager werden in Werkzeugmaschinen und Untersetzungsgetrieben eingesetzt.

5. Axial-Nadellager

Axialnadellager sind Nadellager, die bei Axialbelastungen eingesetzt werden. Axialnadellager sind, wie Nadellager mit Käfig, Lager, bei denen der Nadelabstand durch einen Käfig (Käfighalter) gehalten wird. Spezielle Außen- und Innenringe sind erhältlich und können je nach Bedarf verwendet werden.

Käfige gibt es aus gestanztem Stahlblech, Aluminiumlegierung oder Kunststoff. Axialnadellager werden in Werkzeugmaschinen und Pumpen eingesetzt.

6. Laufrollen

Kurvenrollen
Kurvenrollen sind Lager mit Nadelrollen (mit Käfig), Laufrollen (Außenring) und einer Welle (Zapfen), die auf der Innenringseite montiert ist. Die Welle ragt nur auf einer Seite des Lagers heraus.

Laufrollen gibt es in zylindrischer und kugelförmiger Außenringform. Die zylindrische Form hat eine größere Kontaktfläche, was z. B. bei hohen Belastungen von Vorteil ist, während die kugelförmige Form leichte Einbaufehler zulässt.

Das Wellenende ist mit einem Gewinde versehen und kann leicht mit einer Mutter o.ä. am Gerät befestigt werden. Kurvenrollen werden verwendet, wenn sich Laufrollen auf einer am Gerät oder an der Anlage vorgesehenen Schiene drehen und bewegen.

Rollenfolger
Rollenfolger sind Lager, die aus Nadelrollen (mit Käfig), Laufrollen (Außenring) und Innenring bestehen. Sie unterscheiden sich von den Kurvenrollen dadurch, dass sie einen Innenring statt einer Welle haben, sind aber ansonsten mit den Kurvenrollen identisch. Es sind auch Ausführungen ohne Innenring erhältlich.

Was ist ein Nitril-Handschuh?

Nitril-Handschuhe sind Handschuhe aus Nitril-Kautschuk, d.h. synthetischem Gummi.

Nitrilkautschuk ist ein Copolymer aus Butadien und Acrylnitril. Im Vergleich zu anderen Gummiprodukten sind Nitrilhandschuhe öl- und abriebfest, chemikalienbeständig und haben eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit.

Nitrilkautschukprodukte vereinen die Vorteile einer langen Lagerfähigkeit. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie im Gegensatz zu Naturkautschuk weniger wahrscheinlich Allergien auslösen.

Anwendungen von Nitril-Handschuhen

Nitril-Handschuhe werden als Schutzausrüstung in vielen Bereichen eingesetzt. Aufgrund ihrer Ölbeständigkeit sind sie ideal für die Wartung von Maschinen, bei der Maschinenöl verwendet wird, und in Lebensmittelfabriken, in denen Lebensmittelöl und -fett verwendet wird. Aufgrund ihrer chemischen Beständigkeit werden sie auch häufig in der medizinischen und pflegerischen Versorgung eingesetzt.

Im Gegensatz zu Polyethylen-Handschuhen eignen sich Nitril-Handschuhe aufgrund ihrer Passform für detaillierte Arbeiten mit den Fingerspitzen. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie in einem breiten Spektrum von Situationen eingesetzt.

Funktionsweise von Nitril-Handschuhen

Die Eigenschaften des im Rohstoff Nitrilkautschuk enthaltenen Acronitrils machen ihn sehr widerstandsfähig gegen Öl. Eine Erhöhung des Acronitrilanteils hat den Nachteil, dass die Kältebeständigkeit abnimmt. Vielerorts wird eine ausgewogene Mischung, das so genannte mittelhohe Nitril, verwendet. Die hohe Ölbeständigkeit von Nitril-Handschuhen macht sie für den Einsatz als Schutzausrüstung geeignet.

Darüber hinaus sind Nitril-Handschuhe sehr widerstandsfähig. Sie sind nicht nur abriebfest, sondern auch stich- und reißfest. Das hat den Vorteil, dass eine Beschädigung leicht zu erkennen ist, da sich die beschädigte Stelle weit ausbreitet und eine Kontamination schnell vermieden werden kann. Sie können daher beim Umgang mit Gefahrstoffen sicher verwendet werden.

Weitere Informationen zu Nitril-Handschuhen

1. Nitril-Handschuhe und Lebensmittelhygienevorschriften

Nitril-Handschuhe enthalten keine Phthalate als Rohstoffe und entsprechen daher den Kriterien für Lebensmittel und Zusatzstoffe des Lebensmittelhygienegesetzes. Phthalate sind bekanntermaßen giftig für die menschliche Gesundheit, einschließlich der Reproduktionstoxizität, und ihre Verwendung ist in vielen Ländern eingeschränkt.

2. Puderfreie Nitril-Handschuhe

Einige Handschuhprodukte, darunter auch Nitril-Handschuhe, sind mit Puder beschichtet, um ein leichteres An- und Ausziehen zu ermöglichen. Der Puder besteht häufig aus einem wasserhaltigen Magnesiumsilikatpulver namens Talkum.

Bei medizinischen Nitril-Handschuhen wurde früher ein Pulver aus Maisstärke (z. B. aus Mais) verwendet. Die Umstellung auf puderfreie Handschuhe ist im Gange, da der Puder auf der Haut dieser Handschuhe in seltenen Fällen Dermatitis oder allergische Entzündungen hervorrufen kann.

Außerdem besteht bei gepuderten Handschuhen aus Nicht-Naturkautschuk, wie z. B. Nitril-Handschuhen, die bei der Umstellung verwendet werden, die Gefahr der Bildung von Granulomen und postoperativen Verwachsungen. Dies sollte berücksichtigt werden, bevor ihre Verwendung in Betracht gezogen wird.

Was ist Vernickeln?

Nickel ist als Metall für die Beschichtung weit verbreitet, da es rostfrei und chemisch sehr stabil ist. Das Vernickeln wird häufig zum Schutz der Oberfläche von elektrischen Bauteilen und dekorativen Gegenständen verwendet.

Es gibt zwei Hauptarten des Vernickelns.

Bei der ersten Methode, dem so genannten Vernickeln, wird durch Elektrizität eine Oxidationsreaktion an der Nickel-Anode und eine Reduktionsreaktion zur Abscheidung von Nickel auf der Kathode, dem zu beschichtenden Material, ausgelöst.

Bei der zweiten Methode, dem stromlosen Vernickeln, werden anstelle von Elektrizität Chemikalien verwendet, um eine chemische Reaktion auszulösen, bei der sich Nickel abscheidet und das Verfahren angewendet wird.

Das elektrolytische Vernickeln hat eine lange Geschichte und wurde erstmals in den 1830er Jahren entwickelt. Das frühe Vernickeln hatte keine glänzende Oberfläche, und die Oberfläche wurde nach dem Beschichtungsprozess poliert, um eine glänzende Oberfläche zu erhalten.

Funktionsweise, Arten und Anwendungen der verschiedenen Vernickelungen

Zum Vernickeln gehören das elektrolytische Vernickeln und das stromlose Vernickeln.

Funktionsweise des Vernickelns

Das Vernickeln ist ein Verfahren, bei dem Elektrizität durch eine Lösung geleitet wird, um das Metall Nickel zu elektrolysieren, was zu einer chemischen Reaktion führt.

Der zu beschichtende Gegenstand (das zu beschichtende Material)wird in eine Nickelsulfatlösung mit der Kathode und der Nickelplatte als Anode eingetaucht. Wenn die Nickelplatte unter Strom gesetzt wird, kommt es zu einer Oxidationsreaktion in der Nickelplatte und Nickelionen lösen sich in der Lösung, verbinden sich mit den Elektronen in der Lösung und bewirken eine Reduktionsreaktion, wobei sich Nickel auf der Oberfläche des beschichteten Materials an der Kathode abscheidet und einen Film bildet.

Arten und Anwendungen des Vernickelns

Das elektrolytische Vernickeln wird in einer Vielzahl von Beschichtungsverfahren eingesetzt, von künstlerischen bis hin zu elektrischen Bauteilen. Es gibt drei Arten des elektrolytischen Vernickelns, nämlich das Glanzvernickeln, das Halbglanzvernickeln und das Mattvernickeln.

Typische Anwendungen für das Vernickeln sind die Oberflächenbehandlung von Steckdosen und Steckverbindern im Haushalt.

Halbglanzvernickeln wird hauptsächlich zum Löten und Schweißen verwendet.

Das Mattvernickeln ist weniger glänzend und weniger attraktiv als das Glanzvernickeln, aber im Gegensatz zum Glanzvernickeln sind keine Zusatzstoffe erforderlich, um sie glänzend zu machen. Dies führt zu einem sehr stabilen und dichten Vernickeln, das nicht durch Zusätze beeinträchtigt wird und sich daher für die Beschichtung von Innenbauteilen eignet.

Funktionsweise des stromlosen Vernickelns

Beim stromlosen Vernickeln handelt es sich um ein Verfahren zur Bildung eines Films auf der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstands durch Abscheidung von Nickel durch eine chemische Reaktion zwischen zwei Chemikalien in einer Beschichtungslösung.

Hier wird der zu beschichtende Gegenstand in die Beschichtungslösung getaucht. Die Beschichtungslösung besteht z. B. aus Nickelsulfat, Natriumhypophosphit, pH-Puffer, Komplexbildnern, Stabilisatoren usw. Die Nickelionen in der Beschichtungslösung bewirken eine Reduktionsreaktion, bei der sich Nickel auf der Oberfläche des beschichteten Gegenstands abscheidet und einen Film bildet.

Nickel-Chrom-Beschichtung

Nickel-Chrom-Beschichtung

Die Nickel-Chrom-Beschichtung ist eine silberfarbene, leicht bläulich-weiße Beschichtung, die häufig auf Wasserhähnen verwendet wird. Die Nickel-Chrom-Beschichtung wird auch als dekorative Verchromung bezeichnet. Sie wird aufgrund ihrer guten Korrosionsbeständigkeit, Härte, Witterungsbeständigkeit und ihres guten Licht- und Wärmereflexionsvermögens häufig als Überzug über Vernickelungen verwendet.

Die Nickel-Chrom-Beschichtung ist von Natur aus stoß- und korrosionsbeständiger als die Nickel-Beschichtung allein, und auf der Chromoberfläche bildet sich an der Atmosphäre eine Oxidschicht, die das Innere vor Korrosion schützt und gleichzeitig das Aussehen bewahrt.

Die Nickel-Chrom-Beschichtung ist neben den oben genannten Wasserhähnen eine weit verbreitete Behandlungsmethode, da sie als Dekorationsmethode beliebt ist und den Glanz der Nickel-Beschichtung mit dem silbrig-weißen metallischen Aussehen der Nickel-Chrom-Beschichtung kombiniert.

Über Chrom

Chrom kann je nach seiner Oxidationszahl in dreiwertiges und sechswertiges Chrom unterteilt werden. Sechswertiges Chrom ist ein Stoff, der gemäß den RoHS- und RoHS2-Richtlinien aufgrund der gemeldeten Umweltverschmutzung und Toxizität für den menschlichen Körper verboten ist. Obwohl die Verchromung mit sechswertigem Chrom in der Vergangenheit die Regel war, hat sich in den letzten Jahren die Verchromung mit dreiwertigem Chrom aufgrund seiner Toxizität durchgesetzt. Die Verchromung mit dreiwertigem Chrom ist gleichmäßiger und weist die gleiche Korrosionsbeständigkeit auf wie die herkömmliche Verchromung. Da es für den menschlichen Körper unschädlich ist, handelt es sich außerdem um eine einfach zu handhabende Beschichtungsmethode, was die Verarbeitbarkeit usw. betrifft.

Korrosion des Vernickelns (chemisch)

Eine Methode zur Verbesserung der Beständigkeit des Vernickelns gegenüber salzhaltiger Luft, z. B. im Meer, ist die Verwendung von Hypophosphit als Reduktionsmittel beim stromlosen Vernickeln zur Abscheidung der Beschichtung.

Dieses Vernickeln wird als stromlose Nickel-Phosphor-Beschichtung bezeichnet, aber das Hauptproblem dieser stromlosen Nickel-Phosphor-Beschichtung besteht darin, dass sie unter Bedingungen mit relativ geringem Meersalzgehalt in der Atmosphäre innerhalb kurzer Zeit beschädigt wird, so dass das Metall blank ist und rostet.

Untersuchungen haben gezeigt, dass sich bei Kontakt von Schwefelsäureionen aus schwefelhaltigen Gasen in der Atmosphäre mit der Nickelschicht Nickelsulfathydrat bildet, das für die fortschreitende Korrosion der Nickelschicht verantwortlich ist.

Um diese Probleme zu lösen, wurden zweischichtiges Vernickeln (elektrochemischer Schutz der darunter liegenden Beschichtung oder des Materials vor Korrosion durch langsame Oxidation der oberen Schicht) und dreischichtiges Vernickeln mit 0,1-0,2 % schwefelhaltigem Glanznickel zwischen den beiden Schichten entwickelt. Die oben erwähnte Nickel-Chrom-Beschichtung wurde ebenfalls entwickelt und nützlich.

Was sind Nanoröhrchen?

Nanoröhrchen sind mikroskopisch kleine Materialien mit einer röhrenförmigen Struktur.

Sie werden Nanoröhrchen genannt, weil die Größe der Röhre im Nanometerbereich liegt. Der Begriff bezieht sich im Allgemeinen auf Kohlenstoff-Nanoröhren, die aus Kohlenstoff bestehen.

Kohlenstoff-Nanoröhren wurden 1991 von Dr. Sumio Iijima (heute Professor an der Meijo Universität) entdeckt und bestehen aus einer Schicht von Benzolringen ohne Zwischenräume, die zu einer zylindrischen Form aufgerollt sind. In diesen Zylinder können weitere dünne Röhren eingefügt werden, wobei eine einzelne Schicht als einwandiges Kohlenstoff-Nanoröhrchen (SWNT) und mehrere Schichten als mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen (MWNT) bezeichnet werden. Nanoröhre).

Anwendungen von Nanoröhrchen

Kohlenstoff-Nanoröhren werden häufig im Bereich der Nanotechnologie eingesetzt. Aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit und ihres hohen Seitenverhältnisses können sie Netzwerke aus leitenden Röhren bilden.

Aufgrund ihrer starken chemischen Bindungen können sie auch mit Polymeren verwendet werden, um deren mechanische Festigkeit zu erhöhen, was sie zu sehr guten Wärmeleitmaterialien macht. Es wird erwartet, dass ihre elektronischen und mechanischen Eigenschaften in einer Vielzahl von Bereichen als grundlegendes Material für die Nanotechnologie genutzt werden können. Beispiele für Produkte, für die es bereits erste Anwendungen gibt, sind Tennisschläger, Fahrradrahmen, Lautsprecher, Kopfhörer und Drähte.

Grundlagen der Nanoröhrchen

Kohlenstoff-Nanoröhren sind chemisch sehr stabile Materialien und mit einer Dichte, die nur halb so hoch ist wie die von Aluminium, extrem leicht. Dennoch sind sie 20-mal stärker als Stahl, 1.000-mal stromdichter als Kupfer und haben eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer.

1. Einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (SWNT)

Einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWNT) sind nahtlose zylindrische Materialien, die aus einer einzigen Graphenschicht bestehen; die elektrische Leitfähigkeit von SWNT variiert mit der Bandlücke je nach Wicklung und Durchmesser der Graphenblätter, die die Röhre bilden, und kann metallisches oder halbleitendes Verhalten aufweisen.

2. Mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (DWNT)

DWNTs (doppelwandige Kohlenstoffnanoröhren) haben eine für Feldeffekttransistoren geeignete Bandlücke. Ihr elektrisches Verhalten ist jedoch sehr komplex, was ihre Verwendung auf Bereiche wie die Dünnfilmelektronik beschränkt. Andere Anwendungen umfassen Kontrastmittel und therapeutische Wirkstoffe in biologischen Systemen durch selektive Funktionalisierung der äußeren Schichten.

3. Mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen (MWNT)

Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (MWNT) lassen sich leichter in Massenproduktion herstellen und sind pro Stück billiger als ihre einwandigen Gegenstücke (SWNT). Die Funktionalisierung führt in der Regel zur Spaltung der Kohlenstoff-Doppelbindungen und zu veränderten Eigenschaften, während bei mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren nur die äußere Schicht verändert wird, so dass die ursprünglichen Eigenschaften beibehalten werden können.

Es werden Methoden benötigt, um die Oberfläche von Kohlenstoffnanoröhren zu modifizieren, um neue Eigenschaften für bestimmte Anwendungen zu erzielen, wie z. B. Löslichkeit in verschiedenen Lösungsmitteln, verbesserte Funktionalität, Dispergierbarkeit und Kompatibilität. Dies kann durch Oxidationsreaktionen mit Säuren, Ozon, Plasma usw. erreicht werden. Durch die Bildung von Hydroxyl- und Carboxylgruppen wird beispielsweise eine Polarität erzeugt, die die Löslichkeit und die Affinität zu verschiedenen Polymeren erhöhen kann.

Weitere Informationen über Nanoröhrchen

1. Praktische Anwendungen von Nanoröhrchen

Das AIST hat zusammen mit einem gemeinsamen Forschungsunternehmen die Ergebnisse eines NEDO-Projekts genutzt, um einen O-Ring, der als Dichtungskomponente für Rohre und Behälter verwendet wird, unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), die durch die Superwachstumsmethode synthetisiert wurden, erfolgreich zu kommerzialisieren, was die erste Kommerzialisierung darstellt (2018).

Nanoröhrchen können durch Laserablation, Bogenentladung und chemische Gasphasenabscheidung (CVD) synthetisiert werden. Von diesen Ansätzen ist die CVD-Methode am ehesten für die industrielle Massenproduktion geeignet.

Die Super-Growth-Methode ist eine äußerst innovative Synthesemethode, bei der die Katalysatorlebensdauer, die normalerweise einige Sekunden beträgt, durch Zugabe einer sehr geringen Menge Wasser (in der Größenordnung von ppm) in die Syntheseatmosphäre der CVD-Methode auf einige Dutzend Minuten verlängert werden kann, was die Synthese großer Mengen einwandiger Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT) aus sehr geringen Katalysatormengen mit einer 3.000-mal schnelleren Zeiteffizienz als bei herkömmlichen Methoden ermöglicht. Die Super Growth-Methode ist eine äußerst innovative Synthesemethode.

Im Vergleich zu konventionellen CNTs weisen die mit der Super Growth-Methode hergestellten CNTs Eigenschaften wie ein hohes Seitenverhältnis, eine hohe Reinheit und eine große Oberfläche auf und sollen für neue Funktionsmaterialien mit neuen Funktionen und Eigenschaften eingesetzt werden. Insbesondere wird erwartet, dass sie für innovative Materialien wie Hochleistungsgummimaterialien und hoch wärmeleitfähige Materialien eingesetzt wird, und es wird erwartet, dass die Nachfrage nach diesen Materialien steigen wird.

Für die Zukunft werden praktische Anwendungen im Energiebereich, wie Superkondensatorelektroden und Sekundärbatterieelektrodenmaterialien, im Elektronikbereich, wie Siliziumersatz-Halbleiterschaltungen und flexible elektrische Schaltungen, im Bereich der Hochleistungswerkstoffe, wie transparente leitfähige Folien und Aktuatoren, und im Bereich der Strukturwerkstoffe, wie Verstärkungsmaterialien für Automobil- und Flugzeugkarosserien, erwartet. Es werden praktische Anwendungen erwartet.

2. Massenproduktion von Nanoröhrchen

Die Massenproduktion von Kohlenstoff-Nanoröhren wurde mit Hilfe der vom National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) entwickelten Super Growth Method auf der Grundlage der Ergebnisse eines NEDO-Projekts eingeführt. Die ZEON Corporation hat eine Anlage für die Massenproduktion von Kohlenstoffnanoröhren (CNT) nach der Super Growth Methode fertiggestellt, und die weltweit erste Massenproduktionsanlage wurde 2015 in Betrieb genommen.

3. Nachteile von Nanoröhrchen

Kohlenstoff-Nanoröhren sind als krebserregend und andere Risiken bekannt, wenn sie vom menschlichen Körper eingeatmet werden. Aus diesem Grund werden die Risiken für den menschlichen Körper von verschiedenen Forschungsinstituten untersucht.

Ein weiteres Problem ist, dass Kohlenstoffnanoröhren teurer sind als andere Materialien. Es ist zu hoffen, dass die Einführung der Massenproduktionstechnologie in Zukunft zu niedrigeren Preisen führen wird.

Was ist ein Photodiodenarray?

Ein Photodiodenarray ist eine Art von Photodetektor, bei dem Photodioden in einem Array angeordnet sind, um die Lichtintensität an mehreren Stellen gleichzeitig zu erfassen.

Die Wellenlänge des Lichts, das detektiert werden kann, variiert je nach verwendetem Material. Die am häufigsten verwendeten Photodiodenarrays im sichtbaren Bereich sind solche aus Silizium, die Licht von 190 nm bis 1100 nm detektieren können. Germanium, Indium-Gallium und Arsen werden ebenfalls verwendet, und Dioden aus Bleisulfid können im Infrarotbereich (~3500 nm) detektieren.

Arrays können entlang der Wellenlängenachse angeordnet werden, um mehrere Wellenlängen gleichzeitig zu messen.

Anwendungen von Photodiodenarrays

Sie werden in der Lichtpositionsdetektion, in der Bildgebung, z. B. in CCD-Kameras, und im Detektorteil von Spektralphotometern und in der Flüssigkeitschromatographie eingesetzt.

Photodiodenarrays mit Streifen von einigen µm bis zu einigen zehn µm auf dem Substrat, so genannte Streifendetektoren, ermöglichen die Positionsbestimmung im Mikrometerbereich.

Ein Spektrometer, das eine einzelne Photodiode als Detektor hat und Daten für eine einzige Wellenlänge ausgibt, wird als Monochromator bezeichnet, während ein Spektrometer, das mit Hilfe eines Photodiodenarrays Daten für mehrere Wellenlängen gleichzeitig ausgeben kann, als Polychromator bezeichnet wird.

Funktionsweise von Photodiodenarrays

Detektoren mit Photodiodenarrays, die eine ein- oder zweidimensionale Bilddetektion durchführen können, wie z. B. CCD- und CMOS-Kameras, können gleichzeitig die Absorption bei mehreren Wellenlängen messen, so dass Proben, bei denen die Absorption bei keiner Wellenlänge auftritt, oder Proben, die bei mehreren Wellenlängen gleichzeitig reagieren und andere Mutationen gleichzeitig gemessen werden können.

Mit einer einzelnen Diode muss man die Wellenlänge identifizieren, bei der die Mutation auftritt, und dann die Mutation betrachten, aber mit einem Photodiodenarray ist es möglich, die Wellenlänge, bei der die Mutation auftritt, zu identifizieren und gleichzeitig den eigentlichen Mutationsprozess zu erkennen.

Die Dioden, aus denen ein Photodiodenarray besteht, sind weniger empfindlich als Photomultiplier-Röhren, aber sie sind als Detektoren sehr stabil und verfügen über einen großen Bereich von nachweisbaren Wellenlängen. Mit Avalanche-Photodiodenarrays lässt sich eine hohe Empfindlichkeit realisieren, so dass sie in einer Vielzahl von Messgeräten eingesetzt werden.