Новости химической науки > Суперволокно можно получить прядением нанотрубок

Нет, лампа на картинке не парит в воздухе, она держится на весу благодаря двум волокнам толщиной 24 мкм, свитых из углеродных нанотрубок. Результатом международного сотрудничества группы, возглавляемой Маттео Паскуали (Matteo Pasquali) из Университета Райса стала разработка метода высокоэффективных волокон из углеродных нанотрубок с помощью влажного прядения.

Лампа, висящая на волокнах из углеродных нанотрубок. (Рисунок из Science, 2013, 339, 182)

До настоящего времени наиболее эффективные волокна из углеродных нанотрубок получали с помощью твердотельного процесса, который не подходит для масштабирования. Влажное прядение, основанное на вытягивании осадка из раствора с помощью вращающейся фильеры, также использовалось, но в результате такого процесса обычно получали волокна с такими свойствами, которые не позволяли применять результаты мокрого прядения на практике. Предполагалось, что такие неутешительные результаты обусловлены малой длиной углеродных нанотрубок, однако исследователи из группы Паскуали показали, что именно незначительная длина трубок является ключом к успеху. Новые волокна были получены прядением нанотрубок, длина которых примерно равна 5 мкм.

Углеродные нанотрубки могут быть спрядены в волокна длиной 100-500 мкм, прочность таких волокон гораздо выше, чем волокон, которые ранее получали с помощью технологии влажного прядения и сравнима с прочностью волокон, которые получают с помощью сухих способов. Разработанная технология основывалась на растворении коротких углеродных нанотрубок в хлорсульфоновой кислоте с последующим экструдированием. Легирование полученных волокон йодом приводит к тому, что электропроводность легированных волокон, полученных в результате мокрого прядения, превосходит электропроводность легированных волокон, полученных сухими способами, и новые волокна могут служить не только подвесами для лампы, но и проводами для подачи электрического тока.

Исследователи из группы Паскуали предполагают, что использование углеродных нанотрубок небольшой длины улучшает перенос напряжение с нанорубки на нанотрубку, понижая плотность дефектов в волокне из-за того, что более короткие нанотрубки могут более эффективно паковаться. Тем не менее, даже эта модификация свойств приводит к образованию волокон, механические и электрические свойства которых уступают параметрам отдельных нанотрубок. Исследователи предполагают, что следующий этап в модификации волокон будет заключаться в том, чтобы модифицировать способ производства однородных углеродных нанотрубок для производства более эффективных волокон.

Рэй Баугманн (Ray H. Baughman), специалист по волокнам из нанотрубок из Университета Техаса отмечает, что ранее предполагалось то, что не содержащие полимеров волокна из нанотрубок, полученные влажным прядением, никогда не найдут практического применения из-за малой длины нанотрубок, но исследователи из группы Паскуали продемонстрировали, что пятимикрометровые нанотрубки могут быть спрядены в прочные волокна, уникальная тепло- и электропроводность которых может быть модифицирована за счет легирования.

Источник: Science, 2013, 339, 182 (DOI: 10.1126/science.1228061)

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия