Undersøgelse finder mere effektive måder at skabe, arrangere kulstof nanofibre

Kulstof nanofibre lover teknologier lige fra medicinsk billedbehandlingsudstyr til præcise videnskabelige måleværktøjer, men tiden og omkostningerne forbundet med at skabe ensartet nanofibre af den rigtige størrelse har været en hindring – indtil nu. En ny undersøgelse fra North Carolina State University viser en forbedret metode til at skabe kulstof nanofibre af specifikke størrelser, samt at forklare videnskaben bag metoden.

"Carbon nanofibre har en lang række potentielle applikationer, men deres nytte er påvirket af deres diameter – og kontrol af diameteren af ​​nanofibre har historisk set været dyrt og tidskrævende, "siger Dr. Anatoli Melechko, en lektor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter på et papir, der beskriver undersøgelsen.

Specifikt, forskerne har vist, at nikkelnanopartikler belagt med en ligandskal kan bruges til at dyrke kulstofnanofibre med ensartet diameter. Ligander er små organiske molekyler, der har funktionelle grupper (dele af molekylet), der binder direkte til metaller. Nikkel nanopartikler er af særlig interesse, fordi de - ved høje temperaturer - kan tjene som katalysatorer for dyrkning af kulstofnanofibre.

"Det vi lærte er, at ligandskallen, som er sammensat af trioctylphosphin, gennemgår kemiske ændringer ved høje temperaturer - gradvist omdannes til en grafitlignende skal, " siger Dr. Joe Tracy, en medforfatter af papiret og assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State. "Disse 'grafitiske' skaller forhindrer nikkel -nanopartikler i at klumpe sammen ved forhøjede temperaturer, hvilket er et problem for højtemperaturapplikationer, der involverer nanopartikler."

Det er nyttigt at bruge nanopartikler til at dyrke nanofibre, fordi fibrene har en tendens til at have samme diameter som de nanopartikler, de vokser fra. Hvis du har brug for nanofibre, der er 20 nanometer (nm) i diameter, du ville simpelthen bruge nanopartikler, der er 20 nm i diameter, som din katalysator.

"Det er derfor, det er vigtigt at kontrollere diameteren af ​​nanopartiklerne. Hvis de begynder at klumpe sig sammen ved høje temperaturer, du ender med at dyrke nanofibre af mange forskellige, større størrelser, "Melechko siger." Denne forskning giver os en bedre grundlæggende forståelse af forholdet mellem nikkel -nanopartikler, ligander og kulstofnanofibersyntese."

At bruge nanopartikler til at dyrke nanofibre har en anden fordel - det giver dig mulighed for at definere, hvor nanopartiklerne vokser, og hvordan de er arrangeret. Hvis du har brug for, at nanofibrene vokser i et bestemt mønster, du ville arrangere nanopartiklerne i det mønster, før du dyrker fibrene.