211service.com
Nanocaurules pārvērtās par superšķiedrām
Oglekļa nanocaurulēm ir izcila izturība un vadītspēja, taču divu desmitgažu laikā kopš to atklāšanas ir izrādījies grūti no tām izveidot garus pavedienus, kas varētu izmantot šīs īpašības. Tagad pētnieki Rīsu universitātē un Nīderlandes materiālu uzņēmumā Teijin Aramid ražo pavedieniem līdzīgas nanocaurules šķiedras, kas apvieno metālu elektrovadītspēju ar oglekļa kompozītmateriālu izturību un ir vieglas, elastīgas un siltumvadošas.
Oglekļa spilgts: Šo 46 gramus svero gaismas diode notur divas 24 mikrometrus biezas nanocaurules šķiedras. Šķiedras arī pārnes elektrisko strāvu uz spuldzi.
Teijin Aramid, kas atrodas Ārnhemā, Nīderlandē un ir vadošais augstas stiprības šķiedru ražotājs, plāno komercializēt nanocauruļu materiālus, iespējams, vispirms lidmašīnu un satelītu elektroinstalācijā un galu galā elektroniskajos tekstilizstrādājumos un medicīniskajos implantos, kas ir izturīgi pret koroziju.
Atsevišķas oglekļa nanocaurules ir vieni no spēcīgākajiem, vadošajiem zināmajiem materiāliem. Taču lielākā daļa mēģinājumu no tiem izgatavot lielākus materiālus rada jucekli, kam nav nevienas no šīm īpašībām. Problēma ir tāda, ka, lai izgatavotu šādus materiālus, jums ir jāsaskaņo nanocaurules.
2003. gadā Rīsa universitātes pētnieki vadīja Ričards Smolijs izgatavoja pirmās oglekļa nanocaurules šķiedras, palaižot šķidru nanocauruļu suspensiju caur tāda paša veida šķiedru vērpšanas mašīnu, ko izmanto, lai izgatavotu komerciālas polimēru šķiedras, piemēram, DuPont's Kevlar un Twaron, ko ražo Teijin Aramid. Iemesls bija tāds, ka nanocaurules plūst cauri šķidrumam un sastājas viena ar otru kā baļķi, kas peld pa upi. Šim izlīdzinājumam vajadzētu padarīt šķiedru stiprāku un vadītspējīgāku. Tomēr šo agrīno šķiedru īpašības nebija ļoti labas, saka Matteo Paskvali , kurš tagad vada nanocauruļu šķiedras projektu Rice. Kamēr citas grupas pievērsās nanocauruļu lokšņu un šķiedru izgatavošanai no sausiem materiāliem, Rīsu grupa palika pie savas metodes.
Tajā laikā tas nedarbojās ļoti labi ar nanocaurulēm, bet Paskvali un Smalley uzskatīja, ka, ja viņi varētu uzlabot vērpšanas procesu, tas galu galā novedīs pie šķiedrām ar labākām īpašībām nekā sausajām metodēm un būs piemērotas liela mēroga ražošanai, piemēram, kas tiek darīts ar polimēriem.
Tagad šis lēmums ir attaisnojies, saka Paskvali. Sadarbojoties ar Teijin Aramid, Rice grupa tagad ir izgatavojusi oglekļa nanocaurules šķiedras, kurām ir vairāk atsevišķu nanocauruļu īpašību. Viņiem ir tuvu vara elektrovadītspēja, taču tie ir daudz spēcīgāki. Tās nav tik stipras kā parastās oglekļa šķiedras, taču tās ir daudz mazāk trauslas. Un tie ir siltumvadošāki nekā metāls vai oglekļa šķiedra. Tas nozīmē, ka nanocauruļu šķiedras varētu aizstāt šos materiālus esošajos kosmosa un elektronikas lietojumos un nodrošināt jaunas tehnoloģijas, kas izmanto šķiedru unikālo stiprības, elastības un siltuma un elektriskās vadītspējas kombināciju. Pasquali paredz mazgājamus elektroniskos tekstilizstrādājumus, vieglus vadus lidmašīnām un, visbeidzot, efektīvākus vadus elektrotīklam.
Kvēldiegi ir aptuveni 25 mikrometrus biezi, un tos var ieaust biezākos pavedienos, lai izturētu lielākas slodzes vai pārvadātu lielāku strāvu. Pasquali saka, ka grupa tagad var nepārtraukti ražot nanocauruļu materiālus un ka dažu simtu metru ražošanai ir nepieciešamas pāris stundas. Šis darbs ir aprakstīts žurnālā Zinātne .
Marcin Otto, Teijin Aramid biznesa attīstības vadītājs, saka, ka, tā kā šķiedras tiek izgatavotas, izmantojot mitrās vērpšanas procesu, tām ir labākas īpašības nekā tām, kas izgatavotas no sausām nanocaurulēm. Bet viņš atzīst, ka Teijin Aramid būs jāpierāda, ka tas spēj ražot lielākos mērogos.
Otto saka, ka Teijin Aramid tagad meklē dažādus potenciālos tirgus. Viena iespēja ir vieglie daudzfunkcionāli tekstilizstrādājumi viedajiem apģērbiem, kuros ir integrēti medicīniskie sensori, antenas un citas ierīces un kas var izturēt locīšanas radīto stresu un izturēt veļas mazgājamās mašīnas koroziju. Taču sākotnējie pielietojumi, visticamāk, būs tādos tirgos kā elektroinstalācija kosmosa un aizsardzības vajadzībām, kur katra svara unce ir kritiska. Pirmkārt, uzņēmumam ir jāveic nepieciešamā inženierija un testēšana, lai pārliecinātos, ka šķiedras var palielināt, lai izveidotu uzticamu produktu.