Nanorurki w kompozytach

Wytwarzanie kompozytu CNT

Kiedy ludzie potrzebują materiału, który jest mocny i lekki, zwykle wybierają włókno węglowe. W najbliższej przyszłości, jednak, wyborem mogą paść kompozyty wykonane z rozciągniętych nanorurek węglowych. Materiały te mogą teoretycznie posiadać tę samą wytrzymałość, co kompozyty z włókien węglowych, przy dziesięciokrotnie mniejszej wadze. Naukowcom z North Carolina State University udało się niedawno stworzyć taki kompozyt.

Według władz uczelni, naukowcy spędzili dziesięciolecia, chcąc osiągnąć cztery cele, które muszą zostać spełnione by stworzyć kompozyty CNT (carbon nanonute). Po pierwsze nanorurki muszą być długie, aby skutecznie przenosić działające na nie siły. Ponadto muszą zostać ułożone rzędami. Nanorurki muszą być także jak najbardziej proste i gęsto ułożone w żywicy.

Dr Yuntian Zhu, profesor materiałoznawstwa oraz inżynierii jest pierwszą osobą, która sprawiła, że wszystkie cztery warunki spełnione są jednocześnie.

Proces zaczyna się od wzrostu cienkich nanorurek węglowych na płaskim podłożu. Ponieważ nanorurki są sztywne, mają tendencję do przeskakiwania oraz ustawiania się jedna na drugiej. Kompozyt CNT jest zbudowany tak, że nanorurki, przewracają się w jedną stronę, finalnie znajdując się wobec siebie równolegle.

Macierz takich nanorurek jest nawijana na obrotową szpulę, jednocześnie będąc rozciąganą oraz natryskiwaną roztworem polimerowym, które spaja nanorurki ze sobą. Dzięki temu rurki są prostowane, a stosunek CNT do osnowy pozostaje bardzo duży.

Gotowy produkt ma postać wielowarstwowej wstęgi, która poza wspaniałymi właściwościami wytrzymałościowymi posiada trzykrotnie większą przewodność ciepną i o 50 procent lepszą przewodność elektryczną od kompozytów węglowych.

(rr)