Сорбция водорода и радиальное тепловое расширение жгутов одностенных углеродных нанотрубок, облученных γ-квантами в среде водорода

Физика Низких Температур: Том 37, Выпуск 7 (Июль 2011), c. 744-751 ( к оглавлению , назад )

Сорбция водорода и радиальное тепловое расширение жгутов одностенных углеродных нанотрубок, облученных γ-квантами в среде водорода

А.В. Долбин, В.Б. Есельсон, В.Г. Гаврилко, В.Г. Манжелий, Н.А. Винников, С.Н. Попов

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина, НАН Украины, пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: dolbin@ilt.kharkov.ua

Б.А. Данильченко, Н.А. Трипачко

Институт физики НАН Украины, пр. Науки, 46, г. Киев, 03028, Украина

Статья поступила в редакцию 17 января 2011 г.

Анотация

Исследовано влияние радиационного облучения в среде водорода на радиальное тепловое расширение одностенных углеродных нанотрубок и сорбцию ими водорода. Облучение проведено γ-квантами кобальта-60 (энергия кванта 1,2 МэВ, доза облучения 1,5⋅107 рад) в среде нормального водорода при давлении 1 атм и температуре 300 К. Процессы сорбции и десорбции водорода образцами нанотрубок до и после облучения исследованы в интервале температур от 15 до 1170 К. Обнаружено, что облучение углеродных нанотрубок в среде водорода существенно повышает количество сорбированного в образце водорода. Облучение в среде водорода вызвало увеличение абсолютных значений радиального теплового расширения жгутов нанотрубок в исследованном температурном интервале (2–120 К). Разделено влияние физически и химически сорбированного в жгутах нанотрубок водорода на радиальное тепловое расширение облученных образцов.

PACS: 65.80.–g Тепловые свойства малых частиц, нанокристаллов, нанотрубок и других подобныхсистем.

Ключевые слова: одностенные углеродные нанотрубки, радиационное облучение, сорбция водорода, радиальное тепловое расширение.

References

1. S. Iijima, Nature 56, 354 (1991). CrossRef Google Scholar

2. H. Ulbricht, J. Kriebel, G. Moos, and T. Hertel, Chem. Phys. Lett. 363, 252 (2002). CrossRef Google Scholar

3. P. M. Ajayan, T. W. Ebbesen, T. Ichihashi, and S. Iijima, Nature 362, 522 (1993). CrossRef Google Scholar

4. S. C. Tsang, Y. K. Chen, P. J. Harris, and M. L. Green, Nature 372, 159 (2002). CrossRef Google Scholar

5. T. W. Ebbesen, P. M. Ebbesen, H. Hiura, and K. Tanigaki, Nature 367, 591 (1994). CrossRef Google Scholar

6. S. Talapatra, A. Z. Zambano, S. E. Weber, and A. D. Migone, Phys. Rev. Lett. 85, 138 (2000). CrossRef Google Scholar

7. A. V. Krasheninnikov and K. Nordlund, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 216, 355 (2004). CrossRef Google Scholar

8. S. Gupta, R. J. Patel, and N. D. Smith, Advanced Carbon Based Material as Space Radiation Shields Materials for Space Applications, edited by M. Chipara, D. L. Edwards, R. S. Benson, and S. Phillips, in Materials Research Society Symposium Proceedings, November 29âDecember 3, 2004, Boston, MA, USA (Materials Research Society, Warrendale, PA, USA, 2005), Vol. 851, p. 253. Google Scholar

9. M. Terrones, H. Terrones, F. Banhart, J.-C. Charlier, and P. M. Ajayan, Science 288, 1226 (2000). CrossRef Google Scholar

10. M. Terrones, P. M. Ajayan, F. Banhart, X. Blase, D. L. Carroll, J. C. Charlier, R. Czerw, B. Foley, N. Grobert, R. Kamalakaran, P. Kohler-Redlich, M. Ruhle, T. Seeger, and H. Terrones, Appl. Phys. A 74, 355 (2002). CrossRef Google Scholar

11. M. Terrones, F. Banhart, N. Grobert, J.-C. Charlier, H. Terrones, and P. Ajayan, Phys. Rev. Lett. 89, 075505 (2002). CrossRef Google Scholar

12. M. Suzuki, K. Ishibashi, K. Toratani, D. Tsuya, and Y. Aoyagi, Appl. Phys. Lett. 81, 2273 (2002). CrossRef Google Scholar

13. H. Stahl, J. Appenzeller, R. Martel, P. Avouris, and B. Lengeler, Phys. Rev. Lett. 85, 5186 (2000). CrossRef Google Scholar

14. B. A. Danilchenko, N. A. Tripachko, E. A. Voytsihovska, I. A. Obuhov, I. I. Yaskovets, and B. Sundqvist, Fiz. Nizk. Temp. 37, 892 (2011) B. A. Danilchenko, N. A. Tripachko, E. A. Voytsihovska, I. A. Obuhov, I. I. Yaskovets, and B. Sundqvist, [Low Temp. Phys. 37(8) (2011)]. CrossRef Google Scholar

15. Yu. S. Nechaev, Usp. Fiz. Nauk 176, 581 (2006). Google Scholar

16. A. V. Eletskii, Usp. Fiz. Nauk 174, 1191 (2004). Google Scholar

17. A. C. Dillon, K. E. Gilbert, P. A. Parilla, J. L. Alleman, G. L. Hornyak, K. M. Jones, and M. J. Heben, Hydrogen Storage in Carbon Single-Wall Nanotubes, in Proceedings of the 2002 U.S. DOE Hydrogen Program Review (2002). Google Scholar

18. A. ZÃ¼ttel, P. Sudan, P. Mauron, T. Kiyobayashi, C. Emmenegger, and L. Schlapbach, Int. J. Hydrogen Energy 27, 203 (2002). CrossRef Google Scholar

19. A. ZÃ¼ttel, P. Sudan, P. Mauron, and P. Wenger, Appl. Phys. A 78, 941 (2004). CrossRef Google Scholar

20. S. S. Han and H. M. Lee, Carbon 42, 2169 (2004). CrossRef Google Scholar

21. F. H. Yang and R. T. Yang, Carbon 40, 437 (2002). CrossRef Google Scholar

22. D. V. Schur, B. P. Tarasov, S. Y. Zaginaichenko, V. K. Pishuk, T. N. Veziroglu, Y. M. Shulâga, A. G. Dubovoi, N. S. Anikina, A. P. Pomytkin, and A. D. Zolotarenko, Int. J. Hydrogen Energy 27, 1063 (2002). CrossRef Google Scholar

23. M. Hirscher and M. Becher, J. Nanosci. Nanotechnol. 3, 3 (2003). CrossRef Google Scholar

24. A. V. Eletskii, Usp. Fiz. Nauk 174, 1191 (2004). Google Scholar

25. Yu. S. Nechaev and O. K. Alekseeva, Usp. Khim. 73, 1308 (2004). CrossRef Google Scholar

26. C. Liu and H. Cheng, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, R231 (2005). CrossRef Google Scholar

27. A. V. Dolbin, V. B. Eselâson, V. G. Gavrilko, V. G. Manzhelii, N. A. Vinnikov, S. N. Popov, N. I. Danilenko, and B. Sundqvist, Fiz. Nizk. Temp. 35, 613 (2009) A. V. Dolbin, V. B. Eselâson, V. G. Gavrilko, V. G. Manzhelii, N. A. Vinnikov, S. N. Popov, N. I. Danilenko, and B. Sundqvist, [Low Temp. Phys. 35, 484 (2009)]. CrossRef Google Scholar

28. A. N. Aleksandrovskii, N. A. Vinnikov, V. G. Gavrilko, A. V. Dolbin, V. B. Eselâson, and V. P. Maletskii, Ukr. J. Phys. 51, 1150 (2006). CAS Google Scholar

29. L. A. Alekseeva, O. M. Vovk, M. A. Strzhemechny, M. A. Obolensky, A. V. Basteev, and E. M. Ibragimova, Nanosyst. Nanomater Nanotechnol. 3, 167 (2005). Google Scholar

30. A. N. Aleksandrovskii, V. B. Eselâson, V. G. Manzhelii, B. G. Udovichenko, A. V. Soldatov, and B. Sundqvist, Fiz. Nizk. Temp. 23, 1256 (1997) A. N. Aleksandrovskii, V. B. Eselâson, V. G. Manzhelii, B. G. Udovichenko, A. V. Soldatov, and B. Sundqvist, [Low Temp. Phys. 23, 943 (1997)]. CrossRef Google Scholar

31. N. Bendiab, R. Almairac, J. Sauvajol, and S. Rols, J. Appl. Phys. 93, 1769 (2002). CrossRef Google Scholar

32. A. V. Dolbin, V. B. Eselâson, V. G. Gavrilko, V. G. Manzhelii, N. A. Vinnikov, S. N. Popov, and B. Sundqvist, Fiz. Nizk. Temp. 34, 860 (2008) A. V. Dolbin, V. B. Eselâson, V. G. Gavrilko, V. G. Manzhelii, N. A. Vinnikov, S. N. Popov, and B. Sundqvist, [Low Temp. Phys. 34, 678 (2008)]. CrossRef Google Scholar

33. A. V. Dolbin, V. B. Eselâson, V. G. Gavrilko, V. G. Manzhelii, S. N. Popov, N. A. Vinnikov, and B. Sundqvist, Fiz. Nizk. Temp. 35, 1209 (2009) A. V. Dolbin, V. B. Eselâson, V. G. Gavrilko, V. G. Manzhelii, S. N. Popov, N. A. Vinnikov, and B. Sundqvist, [Low Temp. Phys. 35, 939 (2009)]. CrossRef Google Scholar

34. P. K. Schelling and P. Keblinski, Phys. Rev. B 68, 035425 (2003). CrossRef Google Scholar