Lasere bruges til at lave første bor-nitrid nanorørgarn (m/ video)

(PhysOrg.com) - Forskere har brugt lasere til at lave de første praktiske makroskopiske garner af bornitridfibre, åbner døren for en række applikationer, fra strålingsbeskyttet rumfartøj til stærkere kropsrustning, ifølge en netop offentliggjort undersøgelse.

Forskere ved NASAs Langley Research Center, Energidepartementets Thomas Jefferson National Accelerator Facility og National Institute of Aerospace skabte en ny teknik til at syntetisere bor-nitrid-nanorør af høj kvalitet (BNNT'er). De er meget krystallinske og har en lille diameter. De indeholder også strukturelt få vægge og er meget lange. Bornitrid er det hvide materiale, der findes i klovnesmink og ansigtspulver.

"Andre laboratorier kan lave rigtig gode nanorør, der er korte eller virkelig grumme, der er lange. Vi har udviklet en teknik, der laver rigtig gode, der er virkelig lange, "sagde Mike Smith, en personaleforsker ved NASAs Langley Research Center.

Synteseteknikken, kaldet metoden tryk/damp/kondensator (PVC), blev udviklet med Jefferson Labs Free-Electron Laser og senere perfektioneret ved hjælp af en kommerciel svejselaser. I denne teknik, laserstrålen rammer et mål inde i et kammer fyldt med nitrogengas. Strålen fordamper målet, danner en plum af boregas. En kondensator, en afkølet metaltråd, indsættes i borrøret. Kondensatoren afkøler bortampen, når den passerer, får flydende bordråber til at dannes. Disse dråber kombineres med nitrogenet til selvsamling til BNNT'er.

Forskere brugte PVC-metoden til at producere de første BNNT'er af høj kvalitet, der er lange nok til at blive spundet til makroskopisk garn, i dette tilfælde centimeter lange. En bomuldslignende masse nanorør blev snoet med fingre i et garn på cirka en millimeter bredt, hvilket angiver, at nanorørene selv er cirka en millimeter lange.

"De er store og luftige, tekstilagtig, "sagde Kevin Jordan, en elektrisk elektriker på Jefferson Lab. "Det betyder, at du kan bruge kommercielle tekstilfremstillings- og håndteringsteknikker til at blande dem i ting som kropspanser og solceller og andre applikationer."

Transmissionselektronmikroskopbilleder viser, at nanorørene er meget smalle, i gennemsnit et par mikrometer i diameter. TEM-billeder afslørede også, at BNNT'erne havde tendens til at være fåvæggede, oftest med to-fem vægge, selvom der også var nanorør med én væg. Hver væg er et lag af materiale, og færre vægge nanorør er de mest eftertragtede.

Forskerne siger, at det næste trin er at teste egenskaberne for de nye bor-nitrid-nanorør for at bestemme de bedste potentielle anvendelser for det nye materiale. De forsøger også at forbedre og skalere produktionsprocessen.

"Teori siger, at disse nanorør har energianvendelser, medicinske anvendelser og, naturligvis, rumfartsapplikationer, "sagde Jordan.

Smith var enig, "Nogle af disse ting vil være blindgyder, og nogle vil være værd at forfølge, men vi ved det ikke, før vi får materiale i folks hænder. "

Forskningen vil blive offentliggjort i tidsskriftet 16. december Nanoteknologi . www.iop.org/EJ/abstract/0957-4484/20/50/505604/

Kilde:Thomas Jefferson National Accelerator Facility