Международная группа материаловедов долгие девять лет разрабатывала способ действительно массового производства длинных волокон из углеродных нанотрубок.
Нынешняя работа базируется на открытии 2001 года, сделанном нобелевским лауреатом Ричардом Смолли, который занимался наукой в университете Райса. Он и его коллеги обнаружили, что «раствор» нанотрубок позволяет легко выровнять их в одном направлении (обусловлено их формой), что положительно сказывается на свойствах всей массы.
Однако создать такой раствор не так-то просто, ведь нанотрубки не растворяются в веществах, обычно используемых для этой цели. В 2003 году химики из Райса обнаружили, что нанотрубки можно «растворить» в серной кислоте и затем работать с их массой как с жидкостью. Кислота как бы покрывает нанотрубки оболочкой из положительно заряженных атомов.
Позже оказалось, что просто найти растворитель недостаточно. Надо подобрать такую его версию (и концентрацию), чтобы микроскопические «палочки» выстроились в большую, хорошо организованную структуру. Тогда для получения волокон высокого качества массу можно будет продавливать через подобие мясорубки или душевой насадки. Кроме того, могут быть использованы все те технологии, что были созданы до сих пор для обработки пластмассы.
Последние пять лет ученые из Райса при помощи коллег из Института нанонауки и технологий, университета Пенсильвании и израильского технологического университета Technion создавали и изучали самые разные растворы нанотрубок в кислотах.
Израильтяне, чтобы лучше исследовать получаемые массы, существенно дорабатывали имеющиеся методы анализа. При этом вся команда участвовала в пополнении копилки знаний этой неизведанной области науки.
«Быстрой такую интернациональную работу не назовешь. Зато теперь мы хорошо разобрались во многих процессах, можем предсказать и знаем, как контролировать поведение нанотрубок», — рассказывает профессор Маттео Паскуали из Райса.
Кстати, лучшим растворителем была признана хлорсульфоновая кислота с концентрацией до 0,5 весовых процента. В ней нанотрубки самопроизвольно растворялись примерно в тысячу раз лучше, чем в других.
«Сейчас мы работаем над созданием электрических линий передачи. Металлические углеродные нанотрубки проводят электрический ток лучше меди, при этом они меньше весят и лучше работают», — поясняет Паскуали, сообщает «Мембрана».
Правда, исследователи могут похвастаться высокопроводящими, но не очень прочными волокнами (по сравнению с другими материалами на основе углерода). Маттео полагает, что в будущем это неприятное обстоятельство можно обойти путем использования более длинных углеродных нанотрубок. Такой способ теоретически должен увеличить прочность в 10 раз.
Как ни странно, но одним из ограничений для создания таких длинных проводящих волокон является отсутствие отработанного процесса производства самих нанотрубок (то есть исходного материала). Пока во всем мире лишь единичные команды ученых могут похвастаться возможностью контроля за составом производимого материала.
О том, чтобы создавать нанотрубки с заданным составом, строением и свойствами в промышленных масштабах (большими партиями), и речи не идет. А между тем для выпуска проводящих волокон нужны партии металлических нанотрубок, среди которых не встречаются, к примеру, те, что обладают полупроводниковыми свойствами.
Паскуали отмечает, что лишь недавно группа химиков, руководимая специалистами из исследовательского института «Хонды», выпустила статью в Science, в которой описала метод массового получения металлических нанотрубок.
Спасибі за Вашу активність, Ваше питання буде розглянуто модераторами найближчим часом
