Углеродные нанотрубки позволяют создавать самую настоящую «пряжу»
 Схема создания "пряжи" из листов углеродных нанотрубок. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
На сегодняшний день практически все методы создания тканого материала из неких порошков с определенными полезными свойствами подразумевают использование «дополнительных» полимеров, позволяющих удержать субстанцию в нужной пространственной структуре. Но подобные методики имеют целый ряд принципиальных технологических проблем. Во-первых, нити «пряжи» получаются не достаточно прочными, а во-вторых, не такое уж большое количество «полезного» порошка можно включить в «тканый» материал. Тем более, что во время обработки (которую подразумевают методики) обычно полезные свойства порошка становятся менее выраженными.
Однако ученые из University of Texas (США) предложили методику решения этой проблемы. Они разработали новую технологию производства «тканых материалов», которая подразумевает использование листов, сформированных из углеродных нанотрубок, вместо полимеров для создания электропроводной пряжи микроскопического размера.
Начинается производство с того, что «несущий» лист из углеродных нанотрубок при помощи электростатического нанесения покрывается «полезным» порошком. После этого система скручивается и вытягивается, фактически, также как в технологии создания реальной пряжи, использовавшейся на протяжении тысячелетий. Нить в итоге создается из «леса» многостенных углеродных нанотрубок диаметром порядка 10 нм. В зависимости от целей, для которых создается пряжа, методика позволяет создавать несколько вариантов «скручивания», отличающихся отдельными свойствами.
Самое главное преимущество разработанного метода в том, что он позволяет избежать тех 30 шагов, которые необходимы для формирования подобной «пряжи» с помощью традиционных методов. Кроме того, в своей работе, опубликованной в журнале Science, американские ученые показали, что углеродные нанотрубки представляют собой идеальную основу для создания «пряжи». Их плотность не превышает 1,5 мг на кубический сантиметр, при этом они оказываются прочнее стали; их прочность достигает 560 МПа см3/г (для равнения прочность материала, используемого для создания сверхлегких воздушных судов, не превышает 125 МПа см3/г). Кроме того, полученная «пряжа» может подвергаться стирке в обычной стиральной машине, не разрушаясь и не теряя своих полезных свойств. Это качество весьма востребовано для целей создания интеллектуальной одежды будущего.
Ученые подтверждают, что «пряжа» может быть создана практически из любого «полезного» порошка, в зависимости от конечных целей. В качестве примера они создали сверхпроводящие нити на основе смеси магния и бора. Кроме того, были изготовлены нити из фрагментов окисленного графена (двумерного кристалла атомов углерода); в будущем такое решение могло бы использоваться для создания анодов для гибких литий-ионных аккумуляторов, обладающих достаточной емкостью заряда и механической прочностью. В работе было также показано, что электроды также можно было бы производить из LiFePO4 (безвредного для окружающей среды и в то же время недорогого материала, позволяющего формировать высокоэффективные катоды для литий-ионных аккумуляторов). Таким образом, сделанное открытие открывает путь к созданию устройств для аккумулирования энергии на одежде, а также разработке так называемого интеллектуального текстиля.
Также по теме:
Источники: