211service.com
Anglies nanovamzdelių gaminimas į ilgus pluoštus
Šimtų metrų ilgio pluoštams sukurti buvo panaudotas naujas anglies nanovamzdelių surinkimo metodas. Atskiri anglies nanovamzdeliai yra stiprūs, lengvi ir laidūs elektrai ir gali būti vertingi, be kitų dalykų, kaip elektros perdavimo laidai. Tačiau nanovamzdelių masės suderinimas į gerai sutvarkytas medžiagas, tokias kaip pluoštai, pasirodė esąs sudėtingas gamybai tinkamu mastu. Apdorojant anglies nanovamzdelius tirpale, vadinamame superrūgštimi, Rice universiteto mokslininkai pagamino ilgus pluoštus, kurie gali būti naudojami kaip lengvi, efektyvūs elektros tinklo laidai arba kaip konstrukcinių medžiagų ir laidžios tekstilės pagrindas.
Nanovamzdinis pluoštas: Šis maždaug 40 mikrometrų skersmens pluoštas sudarytas iš anglies nanovamzdelių.
Kiti gamino anglies nanovamzdelių pluoštus, ištraukdami vamzdžius iš kietų, į plaukus panašių masyvų arba sukdami juos kaip vilną, kai jie išeina iš cheminio reaktoriaus. Problema pradėti nuo kieto, sako Rice chemijos inžinerijos profesorius Matteo Pasquali , yra tai, kad derinimas nėra įspūdingas, o šiuos metodus sunku išplėsti. Kuo geriau išlyginti ir išdėstyti atskiri nanovamzdeliai didesnėje struktūroje, tuo geresnės kolektyvinės struktūros elektrinės ir mechaninės savybės. Taikant Rice metodus, gerai išlyginti nanovamzdelių pluoštai gali būti pagaminti dideliu mastu, išmušti iš purkštuko, panašaus į dušo galvutę.
Vėlyvas Nobelio premijos laureatas Richard Smalley pradėjo Rice projektą 2001 m. Smalley žinojo, kad tirpalo apdorojimas būtų geras būdas surinkti nanovamzdelių pluoštus ir plėveles dėl nanovamzdelių formos. Anglies nanovamzdeliai yra daug ilgesni nei platūs, todėl kai jie yra tekančioje tirpale, jie išsidėsto kaip rąstai, plūduriuojantys upe. Tačiau anglies nanovamzdeliai netirpsta įprastuose tirpikliuose. Rice grupė padėjo pagrindus skystam nanovamzdelių apdorojimui prieš penkerius metus, kai jie atrado, kad sieros rūgštis nanovamzdelius ištirpdo, padengdama jų paviršius teigiamai įkrautais jonais.
Pastaruosius penkerius metus Rice grupė naudojo mikroskopiją, kad ištirtų nanovamzdelių tirpalus, pagamintus iš kelių skirtingų rūgščių. Pasquali sako, kad greito eksperimento nebuvo. Turėjome būti labai sąmoningi. Dabar suprantame, kaip veikia tirpalo apdorojimas, nanovamzdelių valdymo rankenėlės ir kaip numatyti, ką jie darys. Pagal šį mėnesį žurnale paskelbtą darbą geriausias tirpiklis vamzdeliams apdoroti Gamtos nanotechnologijos , yra chlorosulfoninė rūgštis. Nanovamzdeliai spontaniškai ištirpsta šioje rūgštyje, kai koncentracija yra 1000 kartų didesnė nei bet kuriame kitame tirpiklyje.
Rice grupė panaudojo rūgšties apdorojimo metodus, kad surinktų anglies nanovamzdelius į 50 mikrometrų storio ir šimtų metrų ilgio pluoštus. Pasquali sako, kad pluošto ilgis neribojamas. Ryžių grupė demonstravo savo surinkimo metodą su aukštos kokybės vienasieniais anglies nanovamzdeliais.
Iki šiol grupė gamino pluoštus, kurie yra labai laidūs, bet ne tokie stiprūs kaip kitos anglies medžiagos. Pasquali teigia, kad naudojant ilgesnius anglies nanovamzdelius, pluoštų stiprumą tikriausiai būtų galima pagerinti dešimt kartų. Dabar dirbame su elektros perdavimo linijų kūrimo projektu, sako Pasquali. Metaliniai nanovamzdeliai praleidžia elektrą geriau nei varis, jie yra lengvesni ir sugenda rečiau.
Išlieka viena svarbi kliūtis didelio masto anglies nanovamzdelių gamybai: šiandien nėra jokių gerų metodų, kaip pagaminti pačius nanovamzdelius didelėmis grynomis partijomis. Pavyzdžiui, norint sukurti nanovamzdelių perdavimo linijas, Rice grupė turėtų pradėti nuo didelės nanovamzdelių partijos, kurioje būtų visi metaliniai nanovamzdeliai ir nėra puslaidininkių. Praėjusį mėnesį Honda tyrimų instituto chemikai paskelbė straipsnį Mokslas aprašomas metodas, leidžiantis pagaminti didelius kiekius metalinių nanovamzdelių, kurie, pasak Pasquali, yra daug žadantys. Perdavimo linijoms reikia pagaminti tonų, o dabar nėra metodų, kaip tai padaryti, sako jis. Mus skiria vienas stebuklas.