Вуглецеві нанотрубки стають доступними, як пластик

Дослідники з Північно-Західного університету США розробили речовину, яка запобігає злипанню вуглецевих нанотрубок в процесі їх виготовлення.

Нова технологія дозволить зробити цю форму вуглецю, яка має дуже цінні властивості, більш придатною до використання у техніці.

Чому нанотрубки не призвели до революції?

Вже не перший рік з’являються новини про те, що вуглецеві нанотрубки – шлях у майбутнє матеріалознавства та новітніх технологій. Ці об’єкти являють собою двомірні кристалічні ґратки з атомів вуглецю, згорнуті у циліндр. Вуглецеві нанотрубки відрізняються поєднанням цілого ряду унікальних властивостей.

По-перше, вони надзвичайно міцні. За міцністю на стиск та розтяг нанотрубки у багато разів перевершують найміцніші сплави. По-друге, вони мають значно нижчі показники термічного та електричного опору, ніж більшість відомих металів. Чому ж досі вони не викликали довгоочікуваний переворот у технологіях?

Серед великої кількості способів виробництва нанотрубок досі не було такого, який би дозволяв їх виготовляти у великій кількості та зі стабільною якістю. Через це вуглецеві нанотрубки й досі можна побачити переважно у лабораторіях. Найкращий зі способів дозволяє отримувати нанотрубки у великій кількості, проте при цьому їхня поверхня має надлишок енергії, внаслідок чого нанотрубки прагнуть злипнутися і переплестися, утворюючи суцільну масу, непридатну до використання.

Пошук вирішення проблеми

Дослідники з’ясували, що злипанню вуглецевих нанотрубок можна запобігти, якщо вкрити їхню поверхню одномолекулярним шаром якоїсь речовини. Однак досі всі речовини, які ефективно запобігали злипанню, виявляли побічні ефекти. Їхнє використання призводило до суттєвого погіршення найбільш цінних властивостей нанотрубок, що ставало черговою перепоною до їх поширення.

Зміна стану суміші з нанотрубками в результаті збільшення їх концентрації. Джерело: Jiaxing Huang Group, Northwestern University

Аж ось дослідники з Північно-Західного університету вирішили використати у якості матеріалу, що запобігає злипанню нанотрубок, крезол. Крезоли – це достатньо розповсюджені органічне з’єднання. У поєднанні з іншими будівельними блоками для полімерів вони утворюють сполуку, яка при покритті нею поверхні нанотрубок не лише не погіршує їхніх властивостей, але й достатньо легко видаляється.

Тож тепер недостатня кількість нанотрубок не є проблемою. Вчені вперше змогли отримати кілька нових матеріалів на основі нанотрубок. По мірі того, як концентрація нанотрубок у суміші збільшувалася, його стан почав змінюватись з майже рідкої дисперсії до досить насиченої пасти, потім до гелю та нарешті – до матеріалу, який за своїми властивостями нагадує тісто.

Вироби з нового матеріалу. Джерело: Jiaxing Huang Group, Northwestern University

Загалом суміш нанотрубок поводить себе достатньо подібно до пластику. Цілком можливо, що нові дослідження дозволять виготовляти з матеріалів на основі нанотрубок вироби методом лиття, пресування та екструзії. Також стає можливим використання нових матеріалів у 3D-принтерах.

Proceedings of the National Academy of Sciences (2018), doi: 10.1073/pnas.1800298115

Total
16
Shares
16 Shares:
Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також
Далі

Штучний інтелект дозволив прискорити дослідження металевого скла

Група вчених із Національного університету стандартів та технології та Північно-Західного Університету США вперше застосували технологію глибинного машинного навчання…
Далі

З’явились рідкі кристали з від’ємним параметром порядку. Що в них надзвичайного?

Дослідники з Університету Люксембургу винайшли новий спосіб отримання рідких кристалів із порядком орієнтації, який є оберненим до того,…
Далі

Дослідники розробили квантову пам’ять на основі ітербію

Вчені з Женевського університету розробляють новий накопичувач інформації для квантового комп’ютера. Для цього вони використовують матеріал на основі…