Предложен новый метод создания нитей из нанотрубок
 Схема эксперимента, а также изображения полученной углеродной нити. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Углеродные нанотрубки – чрезвычайно прочные цилиндрические структуры, в каком-то смысле представляющие собой свернутые листы графена. Кристаллическое строение этих структур отражается на физических свойствах нанотрубок. В частности, они проводят электрический ток и обладают необычной механической прочностью. К сожалению, отдельные нанотрубки не могут в своей длине достигать более чем нескольких сантиметров, так что в «натуральном» виде они не могут обеспечить и половину тех применений, которые готово изобрести для них человечество.
Так ученые пришли к идее создания из отдельных нанотрубок плетеных нитей, которые могли бы быть незначительно толще, но на много длиннее и прочнее, чем «исходный материал». Такие нити за счет своей высокой проводимости и малого веса могли бы отлично заменить, например, даже самые тонкие металлические провода, не говоря уже о создании сверхпрочных материалов и множестве других применений.
К сожалению, полет научной мысли, как всегда ограничен реальными технологическими возможностями. До сих пор существовало только два способа создания такой «пряжи» наномасштаба: методика скручивания нитей, копирующая в наномасштабе обычный индустриальный процесс (процесс создания любых других нитей), а также химический подход с использованием специальных растворителей, сжимающих между собой отдельные нанотрубки. К сожалению, обе методики обладают своими недостатками, что делает их неприспособленными для промышленного формирования достаточно длинных и прочных нитей.
Но прогресс не стоит на месте. Китайские ученые из Tsinghua University предложили новый подход, комбинирующий скручивание и стягивание, и позволяющий создавать нити с невиданной ранее прочностью. Нить формируется из массива нанотрубок, «причесанного» при помощи лазерного сканирования. Сначала отдельные нанотрубки скручиваются между собой, а потом нити сжимаются химическими методами. При этом для сжатия применяются различные растворители (вода, ацетон, этанол и т.п.), но наибольший эффект, как отметили исследователи, достигается при использовании ацетона. Кстати, ученые отметили, что прочность значительно зависит от диаметра нити и угла скручивания «пряжи»; и ее максимум достигается при толщине нити в 10 мкм. На практике они продемонстрировали создание нитей вплоть до 40 мкм в диаметре, но, начиная с 10 мкм, прочность нитей лишь снижалась.
Новая методика, позволяющая объединять углеродные нити в «пряжу», является значительным прорывом в области нанотехнологий. Пока рано говорить о каких-либо практических применениях, но методика, определенно, сыграет свою роль в разработке новых материалов и, быть может, даже позволит решить известную задачу конструкции «космического лифта».
Полный отчет о результатах, полученных учеными в ходе тестирования новой методики, опубликован в журнале Nanotechnology.
Также по теме:
- Углеродная нанотрубка – новый инструмент клеточного биолога
- Нанотрубки в качестве химических датчиков
Источники: