Nanomateriały słyną ze swoich niezwykłych właściwości, które różnią się od tych występujących w masowych ilościach jednakowego produktu. Obecnie struktury masowe wykonane z nanomateriałów to materiały nowej generacji, a naukowcy z UE prowadzą pionierskie badania w tym kierunku.
Nanorurki węglowe (CNT) to struktury walcowate o niezwykle małej średnicy wykonane z walcowanego grafenu, arkusza węgla o grubości jednego atomu swoją konstrukcją przypominającego plaster miodu. CNT mogą różnić się długością, grubością i liczbą warstw, jednak przede wszystkim, stanowią wyjątkową kombinację wytrzymałości, sztywności oraz przewodności elektrycznej i termicznej.
Lista zastosowań CNT wydłuża się, a zgodnie z oczekiwaniami, możliwość tworzenia struktur masowych z CNT, takich jak liny i maty, ma mieć wpływ na wiele branż przemysłowych. Niestety przygotowanie tego typu materiałów masowych na bazie CNT stanowi duże wyzwanie i jest na niezaawansowanym etapie. Naukowcy realizujący finansowany przez UE projekt "In-situ fabrication of carbon nanotubes and bulk structures of designed configuration" (CNTBUS) dokonali w tym zakresie ważnych postępów.
Jedną z obiecujących metod produkcji lin in situ na bazie CNT jest zastosowanie nanocząstek do tunelowania przez elektrycznie wprawione w ruch włókna węglowe na bazie poliakrylonitrylu (PAN). PAN to powszechnie stosowane włókno akrylowe, syntetyczna półkrystaliczna organiczna żywica polimerowa. Zespół CNTBUS podjął się zrewolucjonizowania tej metody, wykorzystując metalowe nanocząsteczki in situ do przekształcenia włókien w bardzo wytrzymałe i długie CNT.
Starano się opracować proces, w ramach którego nanocząsteczki metalowe tworzyłyby tunel wewnątrz włókien węglowych. Badania z wykorzystaniem włókien węglowych powlekanych warstwą metalu sugerują, że do pokierowania ruchem nanocząstek metalu niezbędny jest luźny rdzeń włókien węglowych. Ponadto wszystko wskazuje na to, że kataliza z użyciem nanocząstek metalowych powoduje układanie się warstw grafenu tak, by formowały CNT, jednak mechanizmy uporządkowanej strukturyzacji pozostają niejasne.
Oczekuje się, że dalsze badania z użyciem zaawansowanej transmisyjnej mikroskopii elektronowej w pełni wyjaśnią ten proces, otwierając perspektywy przed dobrze kontrolowaną syntezą struktur masowych wykonanych z CNT. Zgodnie z prognozami tego typu struktury znajdą szerokie zastosowanie, m.in. w konstrukcjach super-zbrojonych, filtrach, maskach, katalizatorach i powłokach. Wiodąca pozycja w tej dziedzinie przyniesie zatem duże korzyści społeczno-gospodarcze.
poleca:
