Indpakning af kulstofnanorør i polymerer forbedrer deres ydeevne

Forskere ved det japanske Kyushu-universitet siger, at polymerindpakkede kulstof-nanorør holder meget lovende inden for bioteknologi og energianvendelser. Avisen blev for nylig offentliggjort i Videnskab og teknologi af avancerede materialer .

Forskere rapporterede første gang kulnanorør i begyndelsen af ​​1990'erne. Siden da, disse små cylindre har været en del af stræben efter at reducere størrelsen af ​​teknologiske enheder og deres komponenter. Carbon nanorør (CNT'er) har meget ønskværdige egenskaber. De er 100 gange stærkere end stål og en sjettedel af vægten. De har flere gange den elektriske og termiske ledningsevne af kobber. Og de har næsten ingen af ​​de miljømæssige eller fysiske nedbrydningsproblemer, der er fælles for de fleste metaller, såsom termisk sammentrækning og ekspansion eller erosion.

CNT'er har en tendens til at aggregere, danner "klumper" af rør. For at udnytte deres fremragende egenskaber i applikationer, de skal spredes. Men de er uopløselige i mange væsker, gør deres jævne spredning vanskelig.

Forskere ved Japans Kyushu University udviklede en teknik, der "eksfolierer" aggregerede klumper af CNT'er og spreder dem i opløsningsmidler. Det involverer at pakke rørene ind i en polymer ved hjælp af en binding, der ikke involverer deling af elektroner. Teknikken kaldes ikke-kovalent polymerindpakning. Mens deling af elektroner gennem kovalent polymerindpakning fører til en mere stabil binding, det ændrer også de iboende ønskelige egenskaber af kulstofnanorørene. Ikke-kovalent indpakning anses derfor for at være overlegen i de fleste tilfælde, fordi det forårsager minimal skade på rørene.

Forskerne, Dr. Tsuyohiko Fujigaya og Dr. Naotoshi Nakashima, gennemførte en forskningsgennemgang for at analysere de forskellige tilgange til polymerindpakning og for at opsummere de anvendelser, hvori polymerindpakkede carbonnanorør kan bruges. Deres anmeldelse er blevet offentliggjort i Videnskab og teknologi af avancerede materialer (16-2 p24802, 2015).

De fandt ud af, at en bred vifte af polymerer kan bruges til ikke-kovalent indpakning af kulstofnanorør. For nylig, mange polymerdispergeringsmidler er faktisk blevet udviklet, som ikke kun spreder CNT'erne, men også tilføjer nye funktioner til dem. Disse polymerdispergeringsmidler er nu bredt anerkendt og brugt på mange områder, herunder bioteknologi og energiapplikationer.

CNT'er, der er stabilt pakket ind med biokompatible materialer, er meget attraktive i biomedicin, for eksempel, på grund af deres utrolige evne til at passere biologiske barrierer uden at generere et immunrespons. Der er således et stort potentiale for polymer-indpakkede CNT'er inden for lægemiddellevering.

Også, indpakning af kulstofnanorør i polymerer forbedrer deres fotovoltaiske funktioner i solceller, for eksempel, når polymererne fungerer som et lysmodtagende pigment.

Fordi design af polymerer let kan skræddersyes, det forventes, at funktionaliteten af ​​polymer-indpakkede CNT'er vil blive yderligere udvidet, og at nye applikationer, der bruger dem, vil blive udviklet.